في السنوات الأخيرة، درس الباحثون تصاميم مختلفة للخلايا الشمسية لتعزيز انتشارها على نطاق واسع. ويعمل الباحثون حاليًا على تعزيز كفاءة الخلايا الشمسية العضوية بشكل استراتيجي نظرًا لمزاياها مقارنةً بالخلايا التقليدية. وتتميز الخلايا الشمسية العضوية التي تستخدم مواد البيروفسكايت بتكاليف تصنيع أقل، ومرونة أكبر، وقابلية ضبط أفضل.
باحثون من جامعة سوشو قام مختبر سوتشو الرئيسي للمواد والأجهزة شبه الموصلة البصرية الإلكترونية الجديدة بتطوير طريقة لـ تقليل فصل الطور في البيروفسكايتات ذات الفجوة واسعة النطاقعلى الرغم من أن هذه الخلايا الترادفية قد تحقق نظريًا قيم PCE عالية واستقرارًا، إلا أنها تواجه عقبات بسبب فصل الطور الذي يؤدي إلى تدهور أداء البيروفسكايت ذي الفجوة النطاقية الواسعة ويعيق إعادة تركيب طبقة الترابط.
مما يُحسّن أداء واستقرار خلايا البيروفسكايت/الخلايا العضوية الترادفية. تتضمن استراتيجيتها الموصوفة دمج سبيكة شبه هاليدية ثلاثية في بيروفسكايت هاليد مختلط يحتوي على اليود والبروم.
على الرغم من وجود الحد الأقصى كفاءة تحويل الطاقة المعتمدة (PCE) بنسبة 19.4%لا تزال الخلايا الشمسية العضوية متأخرة عن خلايا السيليكون الشمسية. لتحسين الكفاءة والاستقرار، يقترح الباحثون دمج الخلايا العضوية مع البيروفسكايتات الهاليدية المختلطة ذات فجوة النطاق العريض لتوليد خلايا شمسية مترادفة من البيروفسكايت/الخلايا العضوية.
وفي بحث آخر توصل إلى: يمكن لتطور بسيط أجراه علماء كامبريدج أن يعزز إنتاج الوقود النظيف.
نتائج تجريبية
استخدم الباحثون خلايا شمسية مترادفة من البيروفسكايت/الخلايا العضوية لتقييم تقنيتهم المقترحة لقمع فصل الطور في البيروفسكايت واسع الفجوة. أظهرت الاختبارات الأولية أن الخلايا الشمسية الترادفية حققت كفاءة طاقة إجمالية (PCE) بنسبة 25.82%، مع كفاءة طاقة إجمالية معتمدة بنسبة 25.06%، واستقرار تشغيلي يصل إلى 1,000 ساعة.
التحديات والحلول في الخلايا الشمسية الترادفية
اكتشف الباحثون أن إضافة أيونات ثيوسيانات شبه الهالوجين إلى بيروفسكايت هاليدات اليود/البروميد الممزوج يمنع انفصال عناصر الهاليد داخل الخلية الشمسية. وأدى الثيوسيانات في النهاية إلى إبطاء عملية التبلور، مما منع حركة الأيونات، مما يسهّل نقل الشحنة الكهربائية في الخلايا الشمسية.
افاق المستقبل من الخلايا الشمسية العضوية الفعالة
في المستقبل، يمكن توسيع نطاق هذه المنهجية وتطبيقها على أنواع أخرى من البيروفسكايت واسع النطاق ذي تركيبات متنوعة. قد يؤدي هذا في نهاية المطاف إلى تطوير أنواع جديدة محتملة من البيروفسكايت/الخلايا الكهروضوئية العضوية. قد تكون هذه الإصدارات المستقبلية أكثر استقرارًا في ظل شدات ضوئية مختلفة، وتتميز بمعاملات كفاءة طاقة أعلى، وتعمل لفترات أطول قبل التلف.
مصدر: قمع فصل الطور في البيروفسكايتات ذات فجوة النطاق العريض
