«كاوست»: أول اختبار ناجح لحرارة الرطوبة لخلايا «البيروفسكايت» الشمسية

أعلن باحثون في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (KAUST) عن «أول اختبار حرارة رطب ناجح على الإطلاق» لخلايا البيروفسكايت الشمسية، لنقل التكنولوجيا أكثر نحو الجدوى التجارية بعد أن تحملت 1000 ساعة من الظروف القاسية وحافظت على كفاءة 95%. حسب ما نشرته صحيفة (بي في تيك) العلمية الأمريكية اليوم (الاثنين).
وأضافت أن العلماء في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا، بقيادة الدكتور/ راندي عزمي، تمكنوا من إخضاع خلايا البيروفسكايت لبيئة محكومة بنسبة رطوبة 85% و85 درجة مئوية من أجل فحص قدرتها على تحمل ظروف العالم الحقيقي مثل التآكل والتفريغ.
وقال الباحثون إن ظروف الاختبار صُممت لتكرار تأثيرات 25 إلى 30 عاما من الاستخدام -فترة الضمان النموذجية للوحدات الشمسية البلورية والسيليكونية- وكانت متوافقة مع متطلبات التسويق.
كانت إحدى مشكلات تقنية البيروفسكايت هي التسرب الناجم عن تسلل عوامل الغلاف الجوي والمقاومة المحدودة للحرارة. أثبتت خلايا البيروفسكايت أنها حساسة للغاية بسبب عملية طلاء الأغشية الرقيقة، مما يجعلها عرضة للرطوبة بشكل خاص.
واستجابةً لهذه العيوب، قدم الباحثون في جامعة الملك عبدالله «طبقات التخميل ثنائية الأبعاد من البيروفسكايت» لتعزيز كفاءات تحويل الطاقة وعمر خلايا البيروفسكايت في الوقت نفسه.
وعلى عكس رقائق السيليكون، يمكن طلاء البيروفسكايت مباشرة على طبقة زجاجية سفلية، باستخدام محلول سلائف مصنوع من مذيب يتبلور إلى حالة صلبة.
وتتمثل إحدى مزايا ذلك في أن المادة الأولية يمكن تصنيعها دون الحاجة إلى مرافق باهظة الثمن وبيئات كثيفة الاستهلاك للطاقة تزيد على 1000 درجة، وهذا هو الحال بالنسبة للسيليكون.
وقال البروفيسور ستيفان دي وولف، رئيس مختبر الكهروضوئية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية: «إنها طريقة بسيطة جدًا لصنع الخلايا الشمسية». «أيضا، على الرغم من أن الخصائص الإلكترونية الضوئية ليست فريدة من نوعها، إلا أنها ممتازة. إنها على قدم المساواة مع أشباه الموصلات التقليدية عالية الجودة. هذا رائع جدا».
تأتي تلك النتائج بعد بحث أكثر إيجابية حول تقنية البيروفسكايت. في نوفمبر من العام الماضي، قال باحثون من جامعة كامبريدج إنهم «فتحوا اللغز» الكامن وراء تحمل البيروفسكايت الواضح للعيوب، وفي مايو الماضي، أظهر العلماء في جامعة باث وإمبريال كوليدج لندن كيف أن الاختيار الدقيق للطبقات داخل البيروفسكايت يمكن أن تصمد ضد التدهور.
ومع ذلك، لم يعتقد وولف أن خلايا البيروفسكايت ستحل محل الخلايا القائمة على السيليكون في أي وقت قريب: وقال «السوق يعتمد على السيليكون، وسوف يعتمد على السيليكون خلال ال20 عامًا القادمة على الأقل»، كما أضاف أن جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية تركز بشكل أساسي على تحسين أداء خلايا البيروفسكايت الشمسية لتقديم حلول «ترادفية» أكثر كفاءة تجمع بين السيليكون التقليدي والبيروفسكايت.