لأول مرة في العالم ، تكسر الخلايا الشمسية من البيروفسكايت والسيليكون حاجز الكفاءة بنسبة 30 ٪
|
| الخلايا الشمسية الجديدة |
لقد وضعوا فقط رقمين قياسيين عالميين معتمدين.
نجح جهد تعاوني قاده مختبر إلكترونيات الأغشية الرقيقة والخلايا الكهروضوئية التابع لـ EPFL بالشراكة مع مركز الابتكار الشهير CSEM ، في تحطيم سجل الكفاءة للخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من السيليكون والبيروفسكايت.
يعد هذا أمرًا مهمًا لأن الباحثين قد تجاوزوا علامة 30 في المائة لأول مرة باستخدام مواد منخفضة التكلفة وأنشأوا رقمين قياسيين عالميين معتمدين ، مما دفع التكنولوجيا إلى ما وراء حدود السيليكون.
يوضح كريستوف باليف ، رئيس مختبر EPFL للطاقة الكهروضوئية ومركز الطاقة المستدامة التابع لـ CSEM ، في بيان صحفي : لقد تجاوزنا حاجزًا نفسيًا . لقد تحققنا تجريبيًا من الكفاءة العالية المحتملة لترادفات البيروفسكايت على السيليكون. وقد تم تحقيق علامة الكفاءة بنسبة 30 بالمائة بالفعل مع أنواع أخرى من المواد ، وهي أشباه الموصلات III-V. ومع ذلك ، فإن هذه المواد والعمليات المستخدمة في صنعها مكلفة للغاية للحفاظ على انتقال الطاقة - فهذه الأجهزة أغلى بآلاف المرات من خلايا السيليكون الشمسية .
وتابع: نتائجنا هي الأولى التي تظهر أنه يمكن التغلب على حاجز 30 في المائة باستخدام مواد وعمليات منخفضة التكلفة ، والتي ينبغي أن تفتح آفاقًا جديدة لمستقبل الطاقة الكهروضوئية.
كسر الحدود والذهاب إلى أبعد من ذلك
ترتبط الخلايا الشمسية بحدود أي مادة صنعت منها. اليوم ، السيليكون هو المادة الأكثر استخدامًا للخلايا الشمسية ؛ ومع ذلك ، على الرغم من نجاحها ، إلا أن لها عيوبها حيث أن لها حدًا نظريًا للكفاءة يبلغ حوالي 29 بالمائة. تبلغ الكفاءات الحالية لهذه التكنولوجيا أقل بقليل من 27 في المائة ، مما يعطي هامشًا صغيرًا جدًا للتقدم المحتمل في الكفاءة.
للتغلب على هذا الحاجز ، أضاف العلماء المزيد من الخلايا الشمسية التكميلية للسيليكون ، مما أدى إلى خلايا شمسية ترادفية. يوضح البيان الصحفي أن الضوء المرئي ذو الطاقة العالية للشمس يتم امتصاصه في الخلية العلوية ، بينما يتم امتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء منخفض الطاقة في خلية السيليكون في مؤخرة الترادف. وبحسب ما ورد تم اكتشاف هاليد بيروفسكايت كشريك سيليكون مناسب حيث يمكنه تحويل الضوء المرئي إلى طاقة كهربائية بكفاءة أكبر من السيليكون وحده. علاوة على ذلك ، فهي لا تزيد من تكاليف التصنيع بشكل كبير.
في أحدث التطورات ، نجح الباحثون في EPFL و CSEM في تطوير وتحسين كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من السيليكون والبيروفسكايت بكفاءة عالية باستخدام تصميمين مختلفين.
الخلايا الشمسية الترادفية من السيليكون والبيروفسكايت
يتكون الأول من طبقات البيروفسكايت المترسبة من محلول سائل على سطح سيليكون مسطح ، والتي حققت كفاءة بنسبة 30.93 في المائة لخلية اختبار 1 سم 2 (0.2 بوصة مربعة ) .
أما الطريقة الثانية ، فقد استخدمت أسلوب بخار هجين ومحلول سائل لإيداع البيروفسكايت على سطح سيليكون محكم ، مما يحقق كفاءة بنسبة 31.25 في المائة لخلية شمسية تبلغ مساحتها 1 سم 2 .
وفقًا للخبراء ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد مدى جودة التصاميم الجديدة لتصل إلى مساحات سطح أكبر. يمكن أن يسمح هذا بالتوسع إلى مساحات سطح أكبر ويضمن أن هذه الخلايا الجديدة يمكنها الحفاظ على خرج طاقة مستقر على أسطح منازلنا وفي أي مكان آخر على مدى العمر القياسي.
يقال إن تقنيات Tandem perovskite-on-silicon لديها القدرة على تجاوز معيار الكفاءة بنسبة 30٪ ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إثبات هذه الإمكانات التي تم التنبؤ بها منذ فترة طويلة ، والتي نأمل أن تمهد الطريق لكهرباء مستدامة أرخص في قال كريستيان وولف من EPFL.
تعليقات
إرسال تعليق