Yemen Science يمن ساينس: الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة، موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
في خطوة قد تُحدث تحولًا في مستقبل تقنيات الطاقة الشمسية، أعلن فريق بحثي صيني عن تطوير استراتيجية مبتكرة لتحسين أداء الخلايا الشمسية المرنة مزدوجة الطبقات، مما يعزز كفاءتها ومتانتها ويقرّبها من الاستخدام التجاري الواسع.
تركزت الدراسة، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Energy، على معالجة التحديات التقنية التي تعيق التصاق الطبقة العليا من مادة “البيروفسكايت” على الطبقة السفلية من مادة “سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم” المعروفة اختصارًا بـ(CIGS)، وهي مادة شبه موصلة تُستخدم على نطاق واسع نظرًا لمميزاتها الفريدة مثل الامتصاص القوي للضوء واستقرارها العالي في ظروف التشغيل.
تتميز الخلية الشمسية المزدوجة المرنة من نوع بيروفسكايت/CIGS بقدرتها على جمع ضوء الشمس بكفاءة عالية مع الحفاظ على خفة الوزن، ما يجعلها مثالية للاستخدام في تطبيقات متنوعة كالأجهزة المحمولة والأسطح المنحنية. إلا أن الطبيعة الخشنة لسطح CIGS شكلت تحديًا في إنتاج طبقة بيروفسكايت عالية الجودة فوقها، ما حدّ من آفاقها التجارية.
وللتغلب على هذه العقبة، طوّر فريق بقيادة البروفيسور “يي جيتشون” من معهد نينغبو لتقنية وهندسة المواد، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، استراتيجية جديدة تُعرف بـ”البذر عبر المذيب المضاد”. تقوم هذه الطريقة على فصل مرحلتي امتصاص الطبقة الجزيئية الأحادية (SAM) وانحلالها، مع دمج عملية زرع بذور البيروفسكايت في الوقت نفسه.
وقد استخدم الباحثون مذيبًا عالي القطبية لمنع تكتل طبقة SAM أثناء الانحلال، فيما ساعد مذيب منخفض القطبية على تشكيل طبقة SAM كثيفة خلال الامتصاص. كما ساهمت طبقة البذور المسبقة الخلط في تحسين تغلغل البيروفسكايت وتبلوره، مما عزز من التصاقه بالركيزة.
وبفضل هذه الابتكارات، تمكن الفريق من تصنيع خلية شمسية مزدوجة مرنة بمساحة 1.09 سم²، بلغت كفاءتها المستقرة 24.6% (ومصادق عليها بنسبة 23.8%)، وهي من بين أعلى الكفاءات المسجلة عالميًا لهذا النوع من الخلايا.
وعند اختبارها على مدى 320 ساعة من التشغيل و3,000 دورة انحناء عند نصف قطر 1 سم، احتفظت الخلية بأكثر من 90% من كفاءتها الأصلية، ما يدل على متانتها العالية واستقرارها على المدى الطويل.
ويعد هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو إنتاج خلايا شمسية مرنة وعالية الأداء بتكاليف معقولة، ما يعزز آفاق اعتماد التكنولوجيا المزدوجة في التطبيقات التجارية للطاقة المتجددة.
