وسبق أن أبهرت الصين الجميع حول العالم بعد أن أعلنت عن اختراع ألواح شمسية جديدة تنتج كمية هائلة من الطاقة بسعر أرخص، وهذا ما كان ينتظره مئات الملايين حول العالم. تستخدم خلايا البيروفسكايت الشمسية نوعاً خاصاً من المركبات لامتصاص الضوء وتتميز بكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة وتأثيرها البيئي الأدنى، ويعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على هذه التقنية منذ أكثر من عقد من الزمن.

استخدم فريق العلماء بنية الخلايا الشمسية ذات الطبقات لتحقيق معدلات تحويل طاقة أعلى. طور باحثون صينيون، من جامعة نانجينغ، نوعا جديدا من خلايا البيروفسكايت الشمسية، وهي نوع من الأجهزة ذات الأغشية الرقيقة التي تستخدم نوعا خاصا من المركب لامتصاص الضوء. وتتميز هذه الخلايا بكفاءة أكبر، مع قدرتها على إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء بنصف تكلفة خلايا السيليكون التقليدية.

سُميت خلايا البيروفسكايت الشمسية على اسم معدن له نوع محدد من بنية الخلايا البلورية، بحسب ما نشرته صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست (SCMP) الصينية في يونيو/حزيران الماضي. تعتبر خلايا البيروفسكايت الشمسية من أهم التقنيات الواعدة للحصول على طاقة شمسية فعالة وبأسعار معقولة، وذلك بسبب كفاءتها. تكلفتها العالية، وتكلفتها المنخفضة، وتأثيرها البيئي ضئيل، بحسب تقرير اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

كفاءة تحويل الطاقة العالية

قام العلماء في جميع أنحاء العالم بتطوير تكنولوجيا الخلايا الشمسية البيروفسكايت لأكثر من عقد من الزمان، وفي غضون سنوات قليلة فقط، ارتفعت كفاءة تحويل الطاقة (PCE) لخلايا البيروفسكايت من 3.8 إلى أكثر من 25٪. وفي التقدم الأخير، استخدم فريق من جامعة نانجينغ الصينيين، بقيادة البروفيسور تان هيرين، في تطوير هيكل خلايا شمسية متعدد الطبقات لتحقيق معدلات تحويل طاقة أعلى، وكان الفريق يدرس هذه التكنولوجيا على نطاق واسع.

حققت خلايا البيروفسكايت الشمسية ذات المساحة الصغيرة كفاءة تحويل بنسبة 28% في يونيو الماضي وتم قبولها في جداول كفاءة الخلايا الشمسية المعتمدة دوليًا، متجاوزة خلايا السيليكون التقليدية لأول مرة. وقد خضعت أحدث النتائج التي توصلوا إليها، والتي نشرت في مجلة نيتشر، لمراجعة النظراء. يوم الأحد الماضي 11 يونيو، وصلت كفاءة خلايا البيروفسكايت الشمسية إلى 29%.

مزايا الخلايا الشمسية البيروفسكايت

يقوم فريق من العلماء في جامعة نانجينغ في الصين بتطوير خلايا شمسية ذات طبقة عليا تمتص أشعة الشمس القصيرة الموجة وطبقة سفلية تمتص الموجات الطويلة لتحسين الاستخدام العام للضوء.

وتربط طبقة وسطى بين هاتين الطبقتين، ومفتاح تحسين الأداء هو تعزيز كفاءة تحويل الطاقة للطبقة السفلية وتطوير طبقة عالية الأداء لربط الطبقتين العليا والسفلى، بحسب المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة. في الدراسة الأخيرة. وقال رئيس الفريق البحثي في ​​جامعة نانجينغ الصينية، البروفيسور تان هيرين، إنه وجد طريقة لتحسين مواد طبقة الرابطة لجعلها مناسبة للمعالجة منخفضة التكلفة وواسعة النطاق.

استخدم الباحثون محلول التكييف الفراغي لتحسين كفاءة طبقة البيروفسكايت في الطبقة السفلية عن طريق تقليل العيوب وتحسين قدرتها على استخلاص الإلكترونات. قال أحد مراجعي مجلة Nature: “تُظهر هذه الورقة نتيجة بناءة للغاية في هذا المجال، حيث إنها لا تُظهر فقط أداءً كهروضوئيًا ممتازًا”. إنه ليس أفضل ترادف بين جميع البيروفسكايت في العالم فحسب، بل إنه يقدم أيضًا نهجًا جديدًا. تتمتع هذه الخلايا الشمسية بعمر كافٍ، كما أشار البروفيسور تان هيرين في البحث: “يحتفظ الجهاز بأكثر من 90% من أدائه الأولي بعد 600 ساعة من التشغيل المتواصل تحت الإضاءة المحاكية”. أشعة الشمس”.

في العام الماضي، اعترفت وزارة العلوم والتكنولوجيا الصينية بعمل الفريق باعتباره أحد أفضل 10 تطورات علمية في الصين بسبب إمكانات الطاقة النظيفة للتكنولوجيا، حسبما ذكرت صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست (SCMP) في 18 يونيو.

وفي مقابلة مع وسائل الإعلام الحكومية، قال تان: “إن المواد الخام لصنع خلايا البيروفسكايت رخيصة ووفيرة، مما يجعل تكاليف إنتاج هذه الخلايا واحدة من 20 خلية سيليكون تقليدية. علاوة على ذلك، فهي أسهل في الإنتاج ويمكن تصنيعها في مصنع واحد. وأضاف: «حتى مع إضافة عناصر أخرى، فإن التكلفة الإجمالية للإنتاج لا تتجاوز نصف تكلفة خلايا السيليكون التقليدية». بالإضافة إلى وظائفهم الأكاديمية، يشارك تان وفريقه في تسويق التكنولوجيا الخاصة بهم، وأنشأوا شركة ناشئة تسمى Renshine Solar لتحقيق هذا الهدف. خلايا البيروفسكايت الشمسية لاستخدامها في بناء الأسطح أو الجدران، أو لتركيبها في السيارات الكهربائية لتحسين مداها.

ونظرًا لأنها مصممة لتوليد الكهرباء في ظروف الإضاءة المنخفضة، فيمكن استخدامها لشحن الهواتف أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة. ووقع الباحثون هذا العام اتفاقية مشروع صناعي مع حكومة مدينة تشانغشو في مقاطعة جيانغسو الصينية، وأنشأوا خط إنتاج يهدف إلى تحقيق قدرة 150 ميجاوات بحلول سبتمبر. .

كفاءة الخلايا الشمسية

تتراوح كفاءة تحويل الجهد للخلايا الشمسية السيليكونية البلورية المهيمنة على السوق العالمية بين 20 و22%، وفقًا لمنصة الطاقة المتخصصة، التي نُشرت في أبريل الماضي.

تعد الخلايا الشمسية الترادفية التي تجمع بين خلايا السيليكون والبيروفسكايت بديلاً واعدًا للغاية وعالي الأداء وقابل للتطبيق على نطاق واسع للخلايا الشمسية البلورية التقليدية. تعتبر جامعة الملك عبدالله الطاقة مجالًا بحثيًا استراتيجيًا، وتعطي أولوية قصوى لتطوير أبحاث الخلايا الشمسية من خلال مركز الطاقة الشمسية التابع لها، والذي يضم… مختبر الطاقة الكهروضوئية. ويمثل هذا الابتكار إنجازاً كبيراً في مجال الطاقة الشمسية في وقت تشير التوقعات إلى أن حصة الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت والسيليكون في سوق الخلايا الشمسية العالمية ستصل إلى أكثر من 10 مليارات دولار بحلول عام 2032.

مرتبط