حل سحري لخلايا البيروفسكايت الشمسية.. يرفع كفاءتها إلى 26%

نجح باحثون صينيون في تطوير خلايا البيروفسكايت الشمسية بكفاءة غير مسبوقة، من شأنها أن تقلّل هجرة الأيونات بصفة فاعلة وتوفير كفاءة أعلى.

ووفق الدراسة التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، طوّر علماء من جامعة هواكياو الصينية هذه الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بكفاءة تصل إلى 26.39%.

وكشف الباحثون عن أن هذه الخلايا تستعمل طبقة بينية انتقائية تمنع انتشار الأيونات لزيادة استقرار الجهاز؛ إذ يُعتقد أن السبب الرئيس لعدم استقرار خلايا البيروفسكايت الشمسية هو هجرة الأيونات.

وتستعمل هذه الخلايا غشاءً فائق الرقة مصنوعًا من مادة بوليمرية تُعرف باسم “دي 18″، التي يُقال إنها توفّر تغطية مطابقة على سطح فيلم البيروفسكايت بسبب سيولتها العالية.

زعم العلماء الصينيون أن خلايا البيروفسكايت الشمسية أظهرت أعمارًا تشغيلية محدودة؛ بسبب انتشار الأيونات من طبقة إلى طبقة في الوصلة غير المتجانسة بين البيروفسكايت وطبقة نقل الثقوب (HTL)؛ ما يؤدي إلى انخفاض التوصيل في طبقة نقل الثقوب، وفقدان المكونات في البيروفسكايت.

ووفق الدراسة التي اطّلعت منصة الطاقة على تفاصيلها، أوضح العلماء أن فكرة دمج طبقة انتقائية للثقوب في خلايا البيروفسكايت مستوحاة من خلايا وقود غشاء تبادل البروتون (PEM)، إذ يعمل غشاء تبادل البروتون بوصفه موصلًا للبروتون، مع منع انتشار الأنواع الكيميائية الأخرى.

وقال الباحثون: “إن تصميم الحواجز الداخلية التي تمنع انتشار الأيونات من طبقة إلى طبقة أمر بالغ الأهمية، لتحسين عمر تشغيل خلايا البيروفسكايت الشمسية”.

وتابعوا: “لتحقيق خلايا البيروفسكايت الشمسية عالية الاستقرار بكفاءة عالية، من المتوقع أن تنقل الطبقة الانتقائية للثقوب المدخلة بكفاءة الثقوب الناتجة عن الضوء، وتمنع انتشار الأيونات”، بحسب التصريحات التي نقلتها مجلة “بي في ماغازين” (PV Magazine).

قدّم العلماء طبقة بوليمرية فائقة الرقة (ما يصل إلى 7 نانومترات) تُسمّى “دي 18” ذات قدرة ممتازة على حجب الأيونات بين البيروفسكايت وطبقة نقل الثقوب لمعالجة هذه المشكلات.