تطور تقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الشمسية واستقرارها

طوّر باحثون في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) اليوم، طريقة جديدة تسهم في تحسين أداء الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون تؤدي إلى رفع أداء الخلايا وزيادة استقرارها، وقد تم اختبار هذه الخلايا في ظروف تحاكي الضوء والحرارة الشديدين في شبه الجزيرة العربية، مما يدل على إمكانية استخدامها في البيئات ذات الظروف المناخية الشديدة التي قد تحتاج إلى العمل فيها.

وفي هذا السياق نشرت المجلة العلمية الشهيرة (ساينس Science) بحثًا جديدًا قام به فريق من العلماء في “كاوست” بقيادة البروفيسور ستيفان دي وولف، أظهر أن الكاتيون الكيميائي “تيتراهيدروتريازينيوم” يزيد عدد الروابط الهيدروجينية في البنية البلورية لأفلام البيروفسكايت، مما يحسن كفاءة تحويل الطاقة واستقرار الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون، ويطلق على الأيونات الموجبة الشحنة مسمى الكاتيونات، ولبعض هذه الكاتيونات مثل “تيتراهيدروتريازينيوم” تأثير إيجابي على استقرار أفلام البيروفسكايت وتحسين جودتها الإلكترونية من خلال تقليل انفصال أيونات الهاليد في الشبكة البلورية المكونة لها.

يشار إلى أن تصنيع جزيء “تتراهيدروتريازينيوم” وعزله كان أمراً معقداً جدًا، إلا أن ذلك بات في متناول اليد بفضل جهود مجموعة بحثية مختلفة قامت العام الماضي بتحسين مسار تصنيعه عن طريق إضافة كلوريد الميثيلينديامونيوم، حيث أظهر فريق دي وولف أن المادة المضافة عززت دمج كاتيونات”تيتراهيدروتريازينيوم” في شبكة البيروفسكايت، وكانت النتيجة خلايا شمسية ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة تحويل الطاقة بنسبة 33,7%، واستقرار أكبر بعد 1500 ساعة من الاختبار مقارنة بالخلايا المصنعة بدون الكاتيونات.

وأكد “دي وولف” أن النتائج التي تم التوصل إليها على نطاق المختبر تحتاج إلى تعاون الصناعة قبل دمج “تيتراهيدروتريازينيوم” في التصنيع التجاري لخلايا البيروفسكايت والسيليكون الترادفية.

وقال :” جهودنا في المختبر لتقليل فقدان الأداء بتكلفة أقل تعتبر جهوداً علمية، ويمكن أن تؤدي هذه التحسينات المتكررة إلى آثار صناعية كبيرة، ولكن يتوجب وجود شركاء أولًا لنظهر كيفية نقل النتائج التي توصلنا إليها إلى نطاق أوسع”.