باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا يطورن خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة 29.3٪

Image source: Likai Zheng

أعلن باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا (KAUST) عن تطويرهم لخلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون بطبقة داخلية بسماكة 1 نانومتر تعتمد على فلوريد المغنيسيوم (MgFx) الموضوعة بين طبقة البيروفسكايت وطبقة نقل الفتحات (HTL) وذلك من أجل تقليل خسائر الجهد و لتحقيق كفاءة بنسبة 29.3٪. و تحتوي الخلية  التي تم تطويرها على بنية p-i-n و تعتمد على طبقة داخلية تساهم في توفير شفافية عالية وثباتًا عاليًا وتحكمًا جيدًا في السماكة.

حاليًا ، توجد أقوى خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت / السيليكون في ألمانيا بنسبة 29.8% و قد تم تطويرها من قبل علماء في Helmholtz-Zentrum Berlin . وهو مايقرب إلى حد كبير الكفاءة التي حققتها المجموعة البحثية من جامعة كوست.

الجدير بالذكر أن العلماء  اختبروا الخلية شمسية في CalLab التابع لمعهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer ISE) في ألمانيا. حيث حققت الخلية كفاءة تحويل طاقة ثابتة بنسبة 29.3٪ وكفاءة مسح عكسي بلغت 29.4٪. كما حققت جهد دائرة مفتوحة يبلغ 1.85 فولت ، وتيار دائرة قصر قدره 19.8 مللي أمبير / سم 2 ، وعامل تعبئة 77.9٪.

و أكد البحاثون أن النتائج التي حصلو عليها تأكد أن تحسين كفاءة تحويل الطاقة كان بشكل أساسي نتيجة تحسين جهد الدائرة المفتوحة وعامل الملء للخلية مما يشير إلى أن البيروفسكايت نفسه والطبقات البينية كانت متلائمة بدرجة كافية مع الإجهاد الحراري. كما خضعت الخلية لاختبار الحرارة و الرطوبة و تمكنت من الاحتفاظ بنسبة 95.4٪ من كفاءتها الأولية بعد 1000 ساعة.

نشر الباحثون هذه النتائج في مجلة Science ويتطلعون للمواصلة في تعزيز الكفاءة والاستقرار قدر الإمكان وخفض [التكلفة المستوية للكهرباء] لهذه الخلايا لتكون منافسة لخلايا السيليكون البلوري السائدة حاليا. يذكر أنه قد سبق و أن حققت نفس المجموعة البحثية في ديسمبر 2021  رقم قياسي لكفاءة تحويل الطاقة بنسبة 28.2٪ لخلية شمسية ترادفية بمساحة حوالي 1 سم مربع ، بناءً على تقنية n-i-p .

رابط المقالة العلمية

Efficient and stable perovskite-silicon tandem solar cells through contact displacement by MgF_x