المجموعات

الباحثون يطورون خلايا شمسية مرنة أرخص

الباحثون يطورون خلايا شمسية مرنة أرخص

اكتسبت خلايا البيروفسكايت الشمسية اهتمامًا مؤخرًا حيث بدأت كفاءة طاقتها في الوصول إلى كفاءة خلايا السيليكون ولسبب وجيه!

هذه الخلايا بسيطة ورخيصة الإنتاج وتتمتع بمستوى عالٍ من المرونة التي من شأنها أن تتناسب مع مجموعة متنوعة من التطبيقات. ومع ذلك ، كانت المشكلة تجعلهم يستمرون لأكثر من شهرين.

الآن ، ربما وجد باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا وجامعة كاليفورنيا سان دييغو ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مفتاحًا لإصلاح هذا التحدي.

قال خوان بابلو كورييا باينا ، الأستاذ المساعد في كلية جورجيا التقنية لعلوم وهندسة المواد: "توفر خلايا البيروفسكايت الشمسية الكثير من المزايا المحتملة لأنها خفيفة الوزن للغاية ويمكن تصنيعها باستخدام ركائز بلاستيكية مرنة". لكي تكون قادرًا على المنافسة في السوق مع الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون ، يجب أن تكون أكثر كفاءة.

إضافة معادن قلوية

ركز البحث الجديد على عملية إضافة الفلزات القلوية إلى البيروفسكايت لزيادة الأداء. وقالت كوريا باينا: "علمنا من العمل السابق أن إضافة السيزيوم والروبيديوم إلى بيروفسكايت مختلط من البروم واليود يؤدي إلى استقرار أفضل وأداء أعلى".

ما كان مفقودًا هو معرفة سبب تأثير إضافة تلك الفلزات القلوية على البيروفسكايت. لذلك ، قرر الباحثون فحص البيروفسكايت بالمقياس النانوي باستخدام خرائط عالية الكثافة بالأشعة السينية.

قال Yanqi (Grace) Luo ، طالب دكتوراه في الهندسة النانوية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو: "بالنظر إلى التركيب داخل مادة البيروفسكايت ، يمكننا أن نرى كيف يلعب كل عنصر على حدة دورًا في تحسين أداء الجهاز".

ما وجدوه هو أن إضافة السيزيوم والروبيديوم إلى مزيج البروم واليود الرصاص بيروفسكايت جعل مزيج البروم واليود معًا أكثر تجانسًا. أنتج هذا ما يصل إلى 2 بالمائة كفاءة تحويل أعلى.

قوية بالرغم من المناطق الميتة

لكن هذا لم يكن كل شيء. كما وجد تحليل إضافي أن خلايا البيروفسكايت كانت قوية بشكل مدهش على الرغم من وجود "مناطق ميتة". تحدث المناطق الميتة عندما تظل معادن الهاليد متجمعة مما يؤدي إلى بعض المناطق الخاملة حيث لا يكون التيار ممكنًا.

قال فينينج: "كان هذا مفاجئًا". "إن وجود هذه المناطق الميتة سيقتل عادةً الخلايا الشمسية. وفي المواد الأخرى ، تعمل مثل الثقوب السوداء التي تمتص الإلكترونات من مناطق أخرى ولا تتركها أبدًا ، لذلك تفقد التيار والجهد.

قال فينينج: "لكن في هذه البيروفسكايت ، رأينا أن المناطق الميتة حول الروبيديوم والسيزيوم لم تكن ضارة جدًا بأداء الخلايا الشمسية ، على الرغم من وجود بعض الخسارة الحالية". "يوضح هذا مدى قوة هذه المواد ولكن هناك أيضًا فرصة أكبر للتحسين."

على الرغم من أن البحث لا يزال في مراحله الأولى ، إلا أن النتائج قد تؤدي يومًا ما إلى تطورات يمكن أن ترى خلايا البيروفسكايت تصبح خيارات قابلة للتطبيق. والباحثون متحمسون جدًا للتطبيقات التي يمكن أن تتمتع بها هذه الخلايا بالإضافة إلى الفوائد البيئية التي يمكن أن تنتجها.

قال Correa-Baena: "تعد هذه المواد بأن تكون فعالة من حيث التكلفة وعالية الأداء ، وهو ما نحتاجه إلى حد كبير للتأكد من نشر الألواح الكهروضوئية على نطاق واسع". "نريد أن نحاول تعويض قضايا تغير المناخ ، لذا فإن الفكرة هي الحصول على خلايا كهروضوئية رخيصة قدر الإمكان."

تم نشر الدراسة في المجلةعلم.


شاهد الفيديو: اسعار الواح الطاقة الشمسية في هبوط مستمر. هل ممكن نوفر في فاتورة الكهرباء استعراض الاسعار فقط (ديسمبر 2021).