يعد توليد الطاقة الكهروضوئية قوة جديدة في التحول الأخضر العالمي. تعاون فريق البحث العلمي من معهد بكين للتكنولوجيا ووحدات محلية أخرى ونجح في التغلب على الصعوبات التقنية في تحضير الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت/السيليكون البلوري، وطور خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت/السيليكون البلوري مع كفاءة تحويل كهروضوئية تبلغ 32.5% واستقرار تشغيل طويل الأمد. ونشرت النتائج ذات الصلة في المجلة الأكاديمية الدولية "العلم" في الثاني من نوفمبر.
في الوقت الحاضر، الخلايا الشمسية الأكثر شيوعًا في الإنتاج والحياة هي خلايا السيليكون البلورية، التي تبلغ كفاءة تحويلها الكهروضوئي حوالي 26٪. خلية البيروفسكايت/السيليكون البلوري المكدسة هي نوع جديد من الخلايا الشمسية التي تتكون من مزيج من السيليكون البلوري والبيروفسكايت لامتصاص الضوء. بالمقارنة مع خلايا السيليكون البلورية التقليدية، فهي تتميز بخصائص تكلفة توليد الطاقة المنخفضة وكفاءة التحويل الكهروضوئية العالية. لفترة طويلة، غالبًا ما حدثت مشاكل مثل أفلام البيروفسكايت غير المتساوية وضعف جودة الكريستال أثناء عملية إعداد هذا النوع الجديد من البطاريات، مما أدى إلى عيوب في المنتج النهائي والتأثير على معدل التحويل الكهروضوئي وعمر الخدمة.
تُظهر الصورة جهاز النموذج الأولي للخلية الشمسية المكدسة من البيروفسكايت/السيليكون البلوري الذي طوره فريق أبحاث معهد بكين للتكنولوجيا وآخرون. (الصورة مقدمة من الشخص الذي تمت مقابلته)
"لتحضير هذا النوع من البطاريات الترادفية، يتم ترسيب طبقة من سائل سلائف البيروفسكايت لأول مرة على خلية السيليكون البلورية. وعندما يجف السائل السلائف، فإنه يشكل تدريجيًا نوى بلورية ويتبلور، وأخيرًا "ينمو" إلى فيلم بيروفسكايت واسع النطاق. ومع ذلك، نظرًا للمكونات المتنوعة في مادة البيروفسكايت وحالة الطور المعقدة لبلورات البذور، فإن الفيلم "النامي" غير متساوٍ. قال تشي، الأستاذ في معهد العلوم الحدودية متعددة التخصصات في معهد التكنولوجيا الدولي، إن الفريق اقترح بشكل مبتكر استراتيجية للتحكم في بلورة البيروفسكايت ذات فجوة واسعة، بإضافة أمينات ألكيل طويلة السلسلة إلى المحلول السلائف لتسريع "نمو" النوى البلورية عالية الجودة ومنع "نمو" النوى البلورية منخفضة الجودة، وبالتالي إعداد فيلم بيروفسكايت موحد وعالي الجودة وواسع النطاق.
وقال تشن ييهوا، الأستاذ المساعد في كلية علوم وهندسة المواد في معهد التكنولوجيا والتكنولوجيا، إنه بناءً على هذه الفكرة المبتكرة، قام الفريق بإعداد خلايا مكدسة من البيروفسكايت/السيليكون البلوري بمساحة 1 سم مربع و25 سم مربع على التوالي، مع كفاءة تحويل كهروضوئية مقابلة تبلغ 32.5% و29.4%، وكلاهما أفضل من خلايا السيليكون الشمسية البلورية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، بعد اختبار تتبع نقطة الطاقة القصوى، أظهرت العينة استقرارًا تشغيليًا على المدى الطويل.
وقال تشن تشي إن هذا الإنجاز يضع أساسًا تقنيًا رئيسيًا لتطوير الخلايا الشمسية المكدسة من البيروفسكايت/السيليكون البلوري، ومن المتوقع أن يعزز تطبيقها الصناعي، ويحسن كفاءة توليد الطاقة الكهروضوئية، ويساعد في تحويل الطاقة الخضراء ومنخفضة الكربون. (المراسل تشاو شو)