كيف تحسن كفاءة توليد الطاقة الشمسية؟

إن نقص الطاقة والتلوث البيئي مشكلتان رئيسيتان تواجهان التنمية الاقتصادية المستدامة لبلدي. من المتوقع أن يؤدي استخدام توليد الطاقة الشمسية إلى تغيير هيكل الطاقة في بلدي وحل المشكلات البيئية التي يواجهها بلدي بشكل أساسي. ومع ذلك ، فإن كيفية تحسين "كفاءة العمل" لهذه الخلايا الشمسية من البيروفسكايت يمثل صداعًا شائعًا للباحثين العلميين.

في الآونة الأخيرة ، استخدم فريق البروفيسور تشين تيانشي من معهد أبحاث المواد المتقدمة بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا مؤخرًا مادة زوج الأنيون لإصلاح "الفتحتين" في "المبنى البلوري" البيروفسكايت. تخميل الخلل ، وتغيير الخواص الكيميائية ، من أجل تحقيق الكفاءة والثبات على حد سواء ، تم نشر نتائج البحث ذات الصلة مؤخرًا في "المادة".

"في سياق معادلة الكربون والذروة الكربونية ، ظهر نوع جديد من خلايا البيروفسكايت الشمسية ، وتحسين الاستقرار البيئي للمواد والخلايا البيروفسكايت أمر بالغ الأهمية لتسويق خلايا البيروفسكايت الشمسية." قدم تشين تيانشي أن خلايا البيروفسكايت الشمسية تتمتع بكفاءة تحويل عالية للطاقة ، والتي يمكن مقارنتها بخلايا السيليكون الشمسية التجارية الحالية ، ولكن بسبب عملية الإنتاج البسيطة والأكثر اقتصادا والصديقة للبيئة ، فقد أصبحت "حبيبة" العلماء في جميع أنحاء العالم . ومن المتوقع أن يساهم في تحقيق هدف الكربون المزدوج. مصدر الصداع للباحثين هو أن خلايا البيروفسكايت الشمسية الحالية لا تزال حساسة للغاية للرطوبة ودرجة الحرارة والضوء والبيئات الأخرى. عندما تتعرض خلايا البيروفسكايت الشمسية لهذه البيئات ، فإنها تكون عرضة للتدهور ولديها مشاكل معلقة مثل ضعف الاستقرار.

في الوقت الحاضر ، يركز العمل البحثي في ​​السوق بشكل أساسي على حل المشكلات من جانب واحد لتحسين كفاءة واستقرار الخلايا الشمسية. عادة ، يتم تحسين مكون واحد فقط من مادة البيروفسكايت ، أو يتم استخدام تحسين بيئة كيميائية واحدة لتحقيق الكفاءة والاستقرار. التعزيز المتزامن للجنس. قال وانغ آيفي ، المؤلف الأول المشارك والباحث المشارك في الورقة: "تستخدم نتيجة البحث هذه لفريقنا التأثير التآزري لإضافة أزواج الأنيون والكاتيونات لتثبيط عيوب مواد البيروفسكايت في العديد من الجوانب وجميع الاتجاهات ، والتغيير الخصائص الكيميائية لتحقيق أفضل ما في العالمين في الكفاءة والثبات ".

"مواد البيروفسكايت ، مثل الملح الشائع لدينا ، هي نوع من الكريستال مكون من الأنيونات والكاتيونات." قدم تشين تيانشي بوضوح. في العالم المجهري ، هناك العديد من الثقوب المعيبة في هذا "المبنى البلوري" ، والتي ستسمح لبخار الماء الخارجي بدخول المبنى من خلال الفتحات. مع الزيادة المستمرة في تخزين المياه ، سينهار المبنى في النهاية. من وجهة نظر عيانية ، تتحلل بلورة البيروفسكايت هذه وتتلف. لذلك طور العلماء مجموعة متنوعة من المواد لإصلاح عيوب المبنى وحمايته من بخار الماء الخارجي. مثلما تشكل الأنيونات والكاتيونات بلورات معًا ، فإن "المبنى البلوري" من البيروفسكايت يحتوي أيضًا على "فتحتين" ، وعيوب الأنيون وعيوب الكاتيونات. عمل الزملاء الدوليون السابقون على إصلاح نوع واحد فقط من الفتحات. باستخدام مادة زوج الأنيون ، يتم إصلاح "الفتحتين" في "المبنى البلوري" من البيروفسكايت في نفس الوقت. لقد حسنت الخلايا الشمسية الناتجة من البيروفسكايت الكفاءة والاستقرار بشكل كبير مقارنة بالخلايا التي تم الإبلاغ عنها سابقًا.

قال طالب الدكتوراه Wang Jungan: "نتائج هذا البحث يمكن أن تحقق كفاءة تحويل كهروضوئية تزيد عن 23 بالمائة تحت ضوء الشمس القياسي ، وهو قريب جدًا أو حتى يتجاوز كفاءة خلايا السيليكون الشمسية التجارية الحالية. وفي نفس الوقت ، يؤدي تآزر الأنيونات والكاتيونات إلى بناء طبقتين عازلة للماء يمكن أن يحسن بشكل فعال استقرار الخلايا الشمسية البيروفسكايت ، وبالتالي إطالة وقت تشغيل الخلايا وتحقيق الاستقرار البيئي لأكثر من 1 ، 000 ساعة تحت الضوء المستمر. "

"من خلال هذا البحث ، تعمل إحدى الإستراتيجيات على حل نقاط الألم لخلايا شمسية متعددة من البيروفسكايت في نفس الوقت ، كما تزيد الثقة في محاولة تصنيع خلايا شمسية أكبر مساحة والاستعداد لتسويق خلايا البيروفسكايت الشمسية." وعلق عليه طريق الأستاذ تشين تيانشي.

يُذكر أن هذا العمل قد تم دعمه من قبل المشروع العام للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين والمشروع العام لمؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة جيانغسو.