علماء من جامعة سنغافورة الوطنية يبتكرون خلايا شمسية مترادفة ثلاثية الوصلات بكفاءة قياسية عالمية

(SeaPRwire) –   سنغافورة، 5 مارس 2024 – علماء من الجامعة الوطنية في سنغافورة (NUS) طوروا خلية شمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون جديدة يمكنها تحقيق كفاءة تحويل طاقة قياسية عالمية بنسبة 27.1 بالمئة عبر مساحة امتصاص الطاقة الشمسية البالغة 1 سم مربع، ممثلة أفضل أداء لخلية شمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون حتى الآن. ولتحقيق ذلك، طور الفريق هندسة خلية شمسية بيروفسكايت جديدة تضم سيانات مستقرة وكفؤة طاقيا.

National University of Singapore Logo (PRNewsFoto/National University of Singapore)

يمكن تصنيع الخلايا الشمسية في أكثر من طبقتين وتجميعها لتشكيل خلايا شمسية متعددة الوصلات لزيادة الكفاءة. كل طبقة مصنوعة من مواد فوتوفولتايكية مختلفة وتمتص طاقة الشمس في نطاق مختلف. ومع ذلك، تطرح تقنيات الخلايا الشمسية متعددة الوصلات الحالية العديد من المشاكل، مثل فقدان الطاقة الذي يؤدي إلى انخفاض الجهد وعدم استقرار الجهاز أثناء التشغيل.

للتغلب على هذه التحديات، قاد الأستاذ المساعد هو يي فريقًا من العلماء من الجامعة الوطنية في سنغافورة وآخرين لإظهار، لأول مرة، دمج ناجح للسيانات في خلية شمسية بيروفسكايت لتطوير خلية شمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون تتجاوز أداء خلايا شمسية متعددة الوصلات مماثلة. الأستاذ المساعد هو أستاذ شاب رئاسي في الجامعة الوطنية في سنغافورة تحت CDE فضلا عن قائد مجموعة في SERIS، معهد بحثي تابع للجامعة.

“بشكل ملحوظ، بعد 15 عامًا من البحث المستمر في مجال الخلايا الشمسية ذات القاعدة البيروفسكايت، تمثل هذا العمل أول دليل تجريبي على دمج السيانات في البيروفسكايت لتعزيز استقرار بنيتها وتحسين كفاءة تحويل الطاقة”، قال الأستاذ المساعد هو.

تم نشر العملية التجريبية التي أدت إلى هذا الاكتشاف المبتكر في في 4 مارس 2024.

تصنيع تقنية خلايا شمسية كفؤة طاقيا

تحدد التفاعلات بين مكونات بنية البيروفسكايت النطاق الطاقي الذي يمكنها الوصول إليه. يمكن تعديل النسبة بين هذه المكونات أو العثور على بديل مباشر لمساعدة تعديل نطاق الطاقة للبيروفسكايت. ومع ذلك، لم ينتج البحث السابق وصفة بيروفسكايت ذات نطاق طاقي فائق الاتساع وكفاءة عالية.

في هذا العمل المنشور حديثًا، أجرى فريق NUS تجارب على السيانات، وهو بديل جديد من نوع البسودوهاليد، كبديل للبروميد – أيون من مجموعة الهاليدات المستخدم عادة في البيروفسكايت. استخدم الدكتور ليو شونتشانغ، باحث في فريق الأستاذ المساعد هو، طرق تحليلية مختلفة لتأكيد دمج السيانات بنجاح في بنية البيروفسكايت، وصنع خلية شمسية بيروفسكايت تضم سيانات.

وفرت التحليلات اللاحقة لبنية البيروفسكايت الجديد – لأول مرة – دليلا تجريبيا على أن دمج السيانات ساعد على استقرار بنيتها وتشكيل تفاعلات أساسية داخل البيروفسكايت، مما يدل على أنه بديل جدير للهاليدات في الخلايا الشمسية ذات القاعدة البيروفسكايت.

عند تقييم الأداء، وجد العلماء من NUS أن الخلايا الشمسية البيروفسكايت التي تضم سيانات يمكنها تحقيق جهد أعلى يبلغ 1.422 فولت مقارنة بـ 1.357 فولت للخلايا الشمسية البيروفسكايت التقليدية، مع انخفاض كبير في فقدان الطاقة.

قام الباحثون أيضًا باختبار الخلية الشمسية البيروفسكايت المهندسة حديثًا عن طريق تشغيلها باستمرار عند القدرة القصوى لمدة 300 ساعة في ظروف متحكم بها. بعد فترة الاختبار، بقيت الخلية الشمسية مستقرة وعملت فوق 96 بالمئة من القدرة.

مشجعين بأداء الخلايا الشمسية البيروفسكايت المضمنة للسيانات المذهل، أخذ فريق NUS اكتشافهم المبتكر إلى الخطوة التالية عن طريق استخدامه لتجميع خلية شمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون. قام الباحثون بتراكب خلية شمسية بيروفسكايت وخلية شمسية سيليكون لإنشاء نصف خلية ثنائية الوصلات، مما يوفر قاعدة مثالية للتثبيت الخلية الشمسية البيروفسكايت المضمنة للسيانات.

بمجرد التجميع، أظهر الباحثون أنه على الرغم من تعقيد هيكل الخلية الشمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون، ظلت مستقرة وحققت كفاءة تحويل طاقة قياسية عالمية مصدقة بنسبة 27.1 بالمئة من مختبر توثيق طاقة شمسية معتمد مستقل.

“جميع هذه التقدمات تقدم أفكارًا مبتكرة للتغلب على فقدان الطاقة في الخلايا الشمسية البيروفسكايت وترسم مسارًا جديدًا لتطوير تقنية الخلايا الشمسية ثلاثية الوصلات من نوع البيروفسكايت”، قال الأستاذ المساعد هو.

الخطوات التالية

يتجاوز الكفاءة النظرية للخلايا الشمسية ثلاثية الوصلات من نوع بيروفسكايت/سيليكون 50 بالمئة، مما يقدم إمكانات هائلة لتعزيزات إضافية، خاصة في التطبيقات التي يكون فيها مساحة التركيب محدودة.

في المستقبل، يهدف فريق NUS إلى توسيع هذه التقنية إلى وحدات أكبر دون المساس بكفاءتها واستقرارها. ستركز الأبحاث المستقبلية على الابتكارات في الواجهات والتركيب للبيروفسكايت – وهي مناطق رئيسية حددها الفريق لمزيد من تقدم هذه التقنية.

اقرأ المزيد في:

المصدر الجامعة الوطنية في سنغافورة

يتم توفير المقال من قبل مزود محتوى خارجي. لا تقدم SeaPRwire (https://www.seaprwire.com/) أي ضمانات أو تصريحات فيما يتعلق بذلك.

القطاعات: العنوان الرئيسي، الأخبار اليومية

يوفر SeaPRwire تداول بيانات صحفية في الوقت الفعلي للشركات والمؤسسات، مع الوصول إلى أكثر من 6500 متجر إعلامي و 86000 محرر وصحفي، و3.5 مليون سطح مكتب احترافي في 90 دولة. يدعم SeaPRwire توزيع البيانات الصحفية باللغات الإنجليزية والكورية واليابانية والعربية والصينية المبسطة والصينية التقليدية والفيتنامية والتايلندية والإندونيسية والملايو والألمانية والروسية والفرنسية والإسبانية والبرتغالية ولغات أخرى.