نوع جديد من الخلايا الشمسية يمكن أن يجعل الألواح أرخص بما يصل إلى 4 مرات

توصل باحثون في جامعة ميشيغان اختراق كبير في معالجة التدهور السريع لأشباه الموصلات البيروفسكايت، وهو تطور يمكن أن يؤدي إلى خلايا شمسية أقل تكلفة مرتين إلى أربع مرات من الألواح الشمسية الحالية ذات الأغشية الرقيقة. على الرغم من أن خلايا البيروفسكايت الشمسية أكثر صداقة للبيئة من نظيراتها المعتمدة على السيليكون، إلا أنها تعاني من عمر أقصر بسبب التدهور عند تعرضها للحرارة والرطوبة والهواء.

لتعزيز الاستقرار والعمر الإجمالي للخلايا الشمسية البيروفسكايت، ركز الباحثون على تحديد الجزيئات التي يمكن أن تمنع التدهور السريع. ووجدوا أن جزيئات “تهدئة العيوب” الضخمة كانت فعالة بشكل خاص في زيادة ثبات أفلام البيروفسكايت. عند إضافة هذه الجزيئات إلى بلورات البيروفسكايت، تمنع العيوب من التشكل عند درجات حرارة عالية، مما يعزز متانة المادة.

ابتكر الباحثون ثلاث إضافات بأشكال وأحجام مختلفة، تحتوي كل منها على وحدات بناء كيميائية مماثلة. أظهرت الجزيئات الأكبر حجمًا، من حيث الكتلة، تفاعلًا أفضل مع بلورات البيروفسكايت، مما يمنع بشكل فعال تكوين العيوب. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضًا أن حجم المواد المضافة وتكوينها كانا حاسمين.

وُجد أن الجزيئات السائبة هي الأكثر فعالية، لأنها لا تتفاعل بقوة مع البيروفسكايت فحسب، بل تجبر أيضًا على تكوين حبيبات بيروفسكايت أكبر أثناء التصنيع. أدت الحبوب الأكبر حجمًا إلى انخفاض كثافة حدود الحبوب، مما أدى إلى تقليل المناطق التي يمكن أن تتشكل فيها العيوب.

يفتح هذا الاكتشاف إمكانية إنشاء حلول طاقة شمسية أكثر فعالية من حيث التكلفة ودائمة من خلال الجمع بين البيروفسكايت وأشباه الموصلات القائمة على السيليكون، مما قد يتجاوز الحد الأقصى للكفاءة النظرية لخلايا السيليكون الشمسية. توفر هذه النتائج رؤى قيمة حول تصميم المواد المضافة لخلايا البيروفسكايت الشمسية، والابتعاد عن أساليب التجربة والخطأ التي تستغرق وقتًا طويلاً.

فشلت في أخضر. اقرأ المزيد عن البيئة (البيئة).