خلايا شمسية بيروفسكايتية مُحسّنة بتقنية النانو تُحقق قفزةً في المتانة

سولارابيك، بريطانيا – 1 مارس 2025: في إنجازٍ علميّ لافت، نجح فريق من الباحثين في جامعات سري، وشيفيلد، والمختبر الفيزيائي الوطني في بريطانيا، في تطوير خلايا شمسية بيروفسكايتية مُحسّنة بتقنية النانو تتمتّع بمتانة استثنائية في البيئات القاسية، حيث حافظت على كفاءةٍ عاليةٍ لأكثر من 1500 ساعة في ظروفٍ شديدة الحرارة والرطوبة.

تقنية النانو تُعزّز كفاءة الخلايا الشمسية

تُعدّ الخلايا الشمسية البيروفسكايتية بديلاً واعدًا عن الخلايا التقليدية القائمة على السيليكون، بفضل تكلفتها المنخفضة ووزنها الخفيف. لكنّ هذه الخلايا تُعاني من مشكلة تسرب اليود، مما يُؤثّر سلبًا على متانتها وعمرها الافتراضي. وللتغلّب على هذا التحدّي، قام الباحثون بتضمين جسيمات نانوية من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) في هيكل الخلايا، والتي نجحت في احتجاز اليود ومنع تسربه. وقد أظهرت التجارب التي أُجريت في ظروفٍ قاسية، بدرجة حرارة 65 مئوية ورطوبة 35%، أنّ الخلايا المُحسّنة بتقنية النانو حافظت على كفاءة عالية بلغت 13.1% بعد 1520 ساعة من التشغيل المتواصل، بانخفاضٍ طفيفٍ عن كفاءتها الأولية التي بلغت 16.4%. كما أنه، وبالمقارنة مع الخلايا التقليدية، أظهرت الخلايا المُحسّنة زيادةً في المتانة تصل إلى عشرة أضعاف.

آلية عمل الجسيمات النانوية ودورها في تعزيز المتانة

بالإضافة إلى احتجاز اليود، تساهم جسيمات أكسيد الألومنيوم النانوية في تحسين أداء الخلايا الشمسية البيروفسكايتية من خلال عدّة آليات. فهي تُحسّن الناقلية الكهربائية، وتُقلّل من العيوب في بنية البيروفسكايت، وتُشكّل طبقةً واقيةً ثنائية الأبعاد تُقاوم تدهور الخلايا بفعل الرطوبة. كما تُساعد هذه الجسيمات في تكوين طبقة بيروفسكايت أكثر تجانسًا، مما يُعزّز من كفاءة الخلايا واستقرارها. من ناحية أخرى، أظهرت الدراسات أنّ جسيمات أكسيد الألومنيوم تُقلّل من إطلاق اليود من طبقة البيروفسكايت أثناء التعرّض للحرارة، مما يُساهم في إطالة عمر الخلايا. كما وقد أشار الباحثون إلى أنّ استخدام النحاس بدلاً من الفضة في إحدى طبقات الخلية يُعزّز من أدائها وكفاءتها.

يُمثّل هذا الإنجاز خطوةً هامّةً نحو تطوير خلايا شمسية بيروفسكايتية أكثر كفاءةً ومتانةً، مما يفتح آفاقًا واسعةً لتوفير طاقةٍ شمسيةٍ أرخص وأكثر موثوقيةً. ويُؤكّد الباحثون أنّ هذا الاكتشاف يُمهّد الطريق لتوسيع نطاق استخدام تقنية الخلايا الشمسية البيروفسكايتية في مختلف التطبيقات، سواءً في مجال توليد الطاقة أو في مجالاتٍ أخرى كالإلكترونيات المرنة.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!

المصدر:  interesting engineering

The post خلايا شمسية بيروفسكايتية مُحسّنة بتقنية النانو تُحقق قفزةً في المتانة appeared first on Solarabic سولارابيك. Written by بسمه عبود