علماء يطورون خلايا شمسية بسيطة ذات فعالية أقوى

قال علماء من بريطانيا إنهم طوروا خلايا شمسية بسيطة التكوين ورقيقة ولكنها تنتج طاقة بشكل فعال.
وأوضح باحثو جامعة أوكسفورد أن أغلب المحاولات التي كانت تهدف حتى الآن الى إنتاج المزيد من التيار الكهربائي من الخلايا الشمسية كانت تمر عبر إنتاج بنى خلوية من طبقات معقدة.
وتبين للباحثين، تحت إشراف هنري سنيث، في دراستهم التي نشروا نتائجها امس الأربعاء في مجلة «نيتشر» البريطانية أنه من الممكن من خلال استخدام مادة جديدة في صناعة الخلايا الشمسية تحقيق نفس النتائج الجيدة من خلال طبقة مسطحة وخفيفة.
وتتكون المادة الجديدة من معدن بيروسكيت، وهو مركب من الكالسيوم والتيتان والأكسجين مدمج بها معدن وأحد عناصر الهالوجين وتركيبة عضوية.
وكانت تجارب سابقة أظهرت أن هذه المادة تصلح جيدا للاستخدام في الخلايا الشمسية كطبقة ممتصة للضوء. واستخدم أصحاب هذه التجارب هياكل دقيقة الحجم بشكل مكلف جدا لصناعة الطبقة الممتصة للضوء «ولكننا برهنا على أنه ليس من الضروري استخدام هياكل نانونية لتحقيق فعالية كبيرة باستخدام هذا المعدن»، حسبما أوضح سنيث.
كما أجرى الباحثون اختبارات على اثنتين من الطرق المستخدمة لإنتاج الطبقات الممتصة للضوء في إطار الحجم البالغ الدقة (نانومتر) وهما طريقة الطلاء بمحلول كيميائي وطريقة ترسيب الأبخرة في الفراغ.
ورغم أن الطريقتين أنتجتا الشكل المعدني المطلوب أنتج المحلول الكيميائي طبقات بسمك 50 إلى 410 نانومتر، في حين أنتجت طريقة ترسيب الأبخرة في الفراغ طبقات متساوية بسمك 330 نانومتر في المتوسط.
وقارن الباحثون الخلايا الشمسية الأكثر فعالية والتي تم إنتاجها باستخدام هاتين الطريقتين وتبين أن الخلايا التي تم إنتاجها على أساس قاعدة المحلول الكيميائي حققت فعالية 6ر8% مقارنة ب 4ر15% للخلايا التي تم صناعتها على أساس طريقة الترسيب في الفراغ.
وتعني هذه الدرجة في الفعالية أنه يتم تحويل 4ر15 بالمئة من الطاقة الشمسية إلى تيار كهربائي، وهي درجة فعالية تتساوى مع فعالية الطبقات الرقيقة للخلايا الشمسية المستخدمة تجاريا في الوقت الحالي.
وللتوضيح فإن طريقة الترسيب في الفراغ هي تقنية ناضجة تستخدم بالفعل في صناعة الزجاج وفي صناعة ما يعرف بشاشات البلورات السائلة وكذلك في تقنية الطبقات الرقيقة حسبا أوضح أصحاب الدراسة «لذلك فمن الممكن أن تجد هذه الطريقة بسرعة سبيلها إلى الخطوط الكبيرة لإنتاج التيار الكهربائي» حسبما خلص الباحثون.