لأول مرة.. زجاج فائق الرقة يدفع نوع من الخلايا الشمسية لكفاءة قياسية 17.81%
سولارابيك، كوريا الجنوبية- 20 أبريل 2025: كشف باحثون كوريون جنوبيون من المعهد الكوري لأبحاث الطاقة (KIER) عن تحقيقهم إنجازاً لافتاً في مجال الطاقة المتجددة، بتطوير خلية شمسية مرنة من نوع سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS) تسجل كفاءة قياسية في تحويل الطاقة بلغت 17.81%. ويعود هذا التقدم الملحوظ إلى استخدام ركيزة مبتكرة من الزجاج فائق الرقة (UTG) لا يتجاوز سمكها 90 ميكرومتر، مقدمة من شركة (UTI) الكورية الجنوبية، بالإضافة إلى الاستغناء عن مادة كبريتيد الكادميوم (CdS) المستخدمة تقليدياً في الطبقة العازلة واستبدالها بمزيج من أكسيد الزنك (ZnO) وأكسيد المغنيسيوم (MgO)، مما يجعل الخلية أكثر صداقة للبيئة.
تفاصيل تقنية مبتكرة تتغلب على قيود التصنيع
أوضح الباحث المسؤول دونغهيوب شين أن هذا المستوى القياسي من الكفاءة تحقق عبر تطبيق “استراتيجية مُحسّنة لخلط الفضة عند درجات حرارة أقل بكثير للركيزة”، مقارنة بالعمليات التقليدية. وأكد شين أن هذه المنهجية نجحت في “الموازنة بفعالية بين الأداء الكهروضوئي العالي والمرونة الميكانيكية، متغلبةً على الهشاشة” التي تمثل تحدياً شائعاً عند التعامل مع ركائز الزجاج فائق الرقة في درجات حرارة مرتفعة.
وتضمنت عملية التصنيع الدقيقة تطبيق نقاط تلامس خلفية من الموليبدينوم (Mo) والفضة (Ag) على ركيزة UTG المنظفة باستخدام تقنية الرش المهبطي بالتيار المستمر (DC magnetron sputtering). تبع ذلك ترسيب طبقة امتصاص الضوء من مادة CIGS بسماكة 2.0 ميكرومتر من خلال عملية تبخير مشترك ثلاثية المراحل باستخدام مبخر متعدد المصادر، مع إجراء معالجات لاحقة بالقلويات باستخدام الصوديوم والروبيديوم. كما لعبت طبقة تمهيدية رقيقة من الفضة دوراً حاسماً في تمكين النمو الفعال للحبيبات عند درجات الحرارة المنخفضة وحماية الخلية من التلف المحتمل أثناء ترسيب طبقة الأكسيد الموصل الشفاف (TCO).
نتائج مؤكدة وآفاق واعدة نحو تطبيقات تجارية ومستدامة
أكدت الاختبارات التي أجريت في ظروف الإضاءة القياسية كفاءة الخلية البالغة 17.81%، وهي نسبة تضاهي، بحسب العلماء، كفاءة الخلايا المماثلة التي لا تزال تعتمد على طبقة كبريتيد الكادميوم (CdS) العازلة. ولم يقتصر النجاح على النماذج المختبرية، حيث أشار شين إلى أن الألواح المرنة كبيرة المساحة (60 سم مربع) المصنعة باستخدام هذه التقنيات المبتكرة أظهرت كفاءات واعدة تتجاوز 10%”، مما يعزز بقوة إمكانية التوسع التجاري لهذه التقنية. ويُعتبر هذا العمل مساهمة كبيرة نحو تطوير حلول طاقة شمسية فعالة، مستدامة، وقابلة للتطوير، ومناسبة بشكل خاص للدمج في الإلكترونيات المحمولة، وتطبيقات صناعة السيارات، والتركيبات المعمارية على الأسطح المنحنية، فضلاً عن إمكانية استخدامها كخلية سفلية في الأجهزة الشمسية الترادفية مع خلايا البيروفسكايت.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
image credit: canva
The post لأول مرة.. زجاج فائق الرقة يدفع نوع من الخلايا الشمسية لكفاءة قياسية 17.81% appeared first on Solarabic سولارابيك. Written by بسمه عبود