كيفية حل مشكلة تدهور الأداء للخلايا الشمسية البيروفسكايت؟

تبشر خلايا بيروفسكايت الشمسية بتحسين كفاءة التحويل الكهروضوئية ، لكنها تعاني من واحدة من أكبر العيوب - يتدهور أدائها بمرور الوقت عند تعرضها لأشعة الشمس. كتب فريق من العلماء من الولايات المتحدة والصين وكوريا الجنوبية في العدد الأخير من مجلة "Nature" أنهم أجروا معالجة بسيطة على سطح الخلايا الشمسية البيروفسكايت ، وحلوا مشكلة التدهور ، ومهدوا الطريق لتطبيق تكنولوجيا الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. أكبر عقبة.

البيروفسكايت هي مجموعة من المواد التي لها نفس الترتيب الذري (البنية البلورية) مثل أكاسيد البيروفسكايت المعدنية. يتم إعداد البيروفسكايت الهاليد المعدني ، أحد "أفراد الأسرة" ، لإمكانات تطبيقها الكبيرة في مجال الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عالية الكفاءة والموفرة للطاقة. اهتمام. خلايا بيروفسكايت الشمسية أرخص بكثير في التصنيع من الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون ، ولكن لديها واحدة من أكبر العيوب - أدائها يتدهور عند تعرضها للضوء لفترة طويلة. إذا كان من الممكن معالجة هذه المشكلة بشكل صحيح ، فسوف تساعد تكنولوجيا الطاقة الشمسية. "تطير إلى منازل الناس العاديين".

وأوضح يانغ يانغ، رئيس أحدث الأبحاث وأستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، أنه بالنسبة لعيوب الخلايا الشمسية، فإن طريقة المعالجة الشائعة التي يستخدمها العلماء حاليا هي إيداع طبقة من الأيونات العضوية على السطح لجعل السطح مشحونا سالبا. في حين تم تصميم هذه المعالجة لتحسين كفاءة تحويل الطاقة للخلايا الشمسية البيروفسكايت ، إلا أنها سمحت أيضا بتراكم الكثير من الإلكترونات على سطح الخلية. هذا يزعزع استقرار الترتيب المنظم للذرات ، مما يجعل خلايا البيروفسكايت الشمسية أقل كفاءة بمرور الوقت ، مما يجعلها في النهاية غير تجارية.

وفي ضوء هذا الاكتشاف، وجد الفريق طريقة لمعالجة تدهور البطارية عن طريق إقران الأيونات الموجبة الشحنة بأيونات سالبة الشحنة على السطح، مما جعل الإلكترونات السطحية أكثر حيادية واستقرارا.

اختبر الفريق متانة الخلايا الشمسية المعالجة في ظل ظروف تسرع شيخوخة الخلايا وفي ظل ظروف تحاكي أشعة الشمس في جميع الأحوال الجوية. أظهرت النتائج أن الخلايا حافظت على 87٪ من كفاءة التحويل الكهروضوئية الأولية لأكثر من 2000 ساعة. في المقابل ، في ظل نفس الظروف ولنفس الفترة الزمنية ، انخفض أداء الخلايا الشمسية غير المعالجة إلى 65٪.

وقال الباحثون: "تعد خلايا البيروفسكايت الشمسية لدينا من بين الأكثر استقرارا في الكفاءة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن ، وتضع أحدث أبحاثنا الأساس لتسويق تكنولوجيا الخلايا الشمسية البيروفسكايت واعتمادها على نطاق واسع". وعلى أساس مواصلة تطوير هذه التكنولوجيا وإتقانها، يمكننا تصميم خلايا شمسية أكثر استقرارا من البيروفسكايت".