ما هي خلايا البيروفسكايت الشمسية الكهروضوئية؟و ماهو مستقبلها؟ الجزء الثاني:

Image source:EE Power

ما هي خلايا بيروفسكايت الشمسية الكهروضوئية؟ الجزء الثاني:

بعد أن تعرفنا في المقال السابق على مادة البيروفسكايت وأهميتها وكفاءة تحويل الطاقة فيها انقر هنا للاطلاع عليها, سنتابع في هذا المقال التعرّف على كيفية تصنيع خلايا بيروفسكايت الكهروضوئية, و انواعها ومميزاتها وسلبياتها.

رابعاً: كيف يتم تصنيع خلايا بيروفسكايت الكهروضوئية:

بشكل عام, يتم إنتاج هذه المواد عن طريق الخلط الكيميائي الرطب, أي ضمن محلول, لعدّة مواد مثل ميثيل الأمونيوم يوديد الرصاص  وهاليد الميثيل أمونيوم إضافةً لمواد أخرى, ثمّ يتم ترسيب المحلول على ركيزة مثل الزجاج أو أكسيد المعدن أو البوليمرات المرنة أو خلية كهروضوئية سيليكونية أو حتى على الخشب الجاف. ويمكن استخدامه كطلاء عزل, عندما يجف تتشكل طبقة رقيقة من بلورات البيروفسكايت الجاهزة للتوصيل مع الخلايا الكهروضوئية.

خامساً: أنواع خلايا البيروفسكايت:

كل أنواع خلايا البيروفسكايت الكهروضوئية تحتوي على طبقة واحدة موجبة وطبقة واحدة سالبة على الأقل, ولديها أقطاب كهربائية موصلة أمامية وخلفية لحمل الإلكترونات المشحونة التي امتصت طاقة الفوتونات ونقلها من الطبقة السالبة إلى الطبقة الموجبة عبر سلك منتجةً بذلك تياراً كهربائياً.

أنواع مختلفة من خلايا البيروفسكايت الشمسية

تشترك جميع الخلايا الشمسية ، بغض النظر عن مكوناتها ، في أشياء معينة.

وبشكل عام, هناك نوعان أساسيان لخلايا البيروفسكايت, وهما:

خلايا الأغشية الرقيقة: تتألف فقط من البيروفسكايت كمادة كهروضوئية.

والخلايا الترادفية: والتي تحتوي على طبقة أو عدّة طبقات من البيروفسكايت متوضّع فوق خلية السيليكون البلوري التقليدية, وهناك نوع خاص من الخلايا الترادفية تتألف من طبقة واحدة من البيروفسكايت متوضّعة فوق طبقة من نحاس إنديوم غاليوم سيلينيد (Copper Indium Gallium Selenide (CIGS)) وهي تقنية ذات أغشية رقيقة جداً متقنة الصنع.

الفرق بين خلايا الأغشية الرقيقة و الخلايا الشمسية بتقنية البيروفسكايت

سادساً: إيجابيات وسلبيات البيروفسكايت:

يمكن تلخيص أهم إيجابيات البيروفسكايت إضافةً لانخفاض سعرها مقارنةً بالسيليكون, بما يلي:

1- سهلة التصنيع نسبيًا, إضافةً لسهولة وضعها على السطح بعمليات منخفضة التكلفة.

2- إمكانية تحويل الطاقة العالية بكفاءة.

3- تمتلك إمكانية ضبط فجوة نطاق، مما يعني أنه يمكن تصنيعها لتكون مثالية تقريبًا لإنتاج الطاقة الكهروضوئية.

4- تتطلب كميات أقل بـ 20 مرة من خلايا السيليكون من المواد لإنتاجها، ولا تستخدم معادن أرضية نادرة.

5- تتطلب عملية التصنيع كميات أقل بكثير من الطاقة الكهربائية, مقارنةً بكميات الطاقة الكبيرة اللازمة لعملية تصنيع الخلايا السيليكونية.

لكنها تعاني من بعض السلبيات, مثل:

1- يتحلل البيروفسكايت بمرور الوقت عند تعرضه للرطوبة والضوء والحرارة والأكسجين، مما يعني أنّه لا بدّ تطوير تقنيات إضافية لتثبيت الخلايا لاستخدامها على نطاق واسع.

2- تحتوي أفضل أنواع البيروفسكايت في توليد الطاقة على الرصاص، وهو مادة سامة للأعصاب, ومع ذلك، تعمل الصناعة على إيجاد طرق لتقليل السمية المحتملة للبيروفسكايت.

3- خلايا البيروفسكايت غير جاهزة بعد للبيع في الأسواق.

4- من الصعب المبالغة في مزايا مواد البيروفسكايت للتطبيقات الكهروضوئية، وقد أحرز الباحثون بعض التقدم في حل عيوب محتوى الرصاص واستقرار المواد, وتتضمن بعض الحلول الممكنة استبدال بيروفسكايت الرصاص بأخرى قائمة على القصدير (على الرغم من أن بيروفسكايت القصدير التجريبي له كفاءة تحويل طاقة أقل بكثير)، ومغلفات بوليمر خاصة ترتبط بالرصاص وتمنعه ​​من التسرب في حالة تلف الخلايا.