خلايا الطاقة الشمسية بيروفسكايت تحقق كفاءة 24.3% بعملية فراغ جديدة تستغرق 10 دقائق

في تطور رائد، نجح العلماء من معهد كارلسروه للتكنولوجيا في ألمانيا وجامعة فالنسيا في إسبانيا في إنشاء عملية فراغية سريعة خالية من المذيبات يمكن أن تنتج خلايا شمسية مزدوجة من بيروفسكايت-سيليكون بكفاءة مثيرة للإعجاب تبلغ 24.3% في غضون 10 دقائق فقط. لا تعزز هذه الطريقة المبتكرة كفاءة خلايا الطاقة الشمسية فحسب، بل تقلل أيضًا من وقت التصنيع بشكل كبير، مما يجعلها تغييرًا محتملاً في قطاع الطاقة الشمسية. تستخدم عملية الطلاء الفراغي الجديدة تقنية تُعرف باسم التسامي في الفضاء القريب (CSS)، والتي تسمح بالإيداع السريع لطبقات بيروفسكايت موحدة على أسطح السيليكون. هذا مهم بشكل خاص حيث أن طبقة البيروفسكايت هي المكون النشط الذي يلتقط ضوء الشمس، وتحقيق التوحيد أمر حاسم لتعظيم الكفاءة. أظهر الباحثون أن هذه الطريقة يمكن أن تنتج طبقات فعالة حتى على أسطح السيليكون الملمسة، والتي تُستخدم عادةً في خلايا الطاقة الشمسية المتقدمة. أكد أولريش بايتزولد، أستاذ في KIT، على أهمية السرعة والقابلية للتوسع في التصنيع الصناعي. وأشار إلى أن القدرة على إنتاج طبقات موحدة بسرعة أمر ضروري للتطبيقات العملية. قام فريق البحث بضبط تركيبة مادة البيروفسكايت بعناية، وخاصة محتوى البروم، لتحسين امتصاص ضوء الشمس وتحقيق فجوة طاقة تبلغ 1.64 إلكترون فولت، وهو مثالي لتحويل الطاقة الشمسية. تشير نتائج هذه الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Energy، إلى أن عملية CSS يمكن تطبيقها عبر تصميمات مختلفة لأسطح السيليكون دون تغيير إعدادات الإنتاج. هذه المرونة حاسمة لتوسيع الإنتاج لتلبية الطلب المتزايد على حلول الطاقة المتجددة. اختبر الباحثون العملية على أسطح سيليكون ناعمة، وميكرو-مهيكلة، ونانومترية، محققين كفاءات تبلغ 23.5%، 23.7%، و24.3% على التوالي. تسلط هذه الاتساق عبر أنواع السطح المختلفة الضوء على قوة تقنية التصنيع الجديدة وإمكاناتها للاعتماد الواسع في صناعة الطاقة الشمسية.