البحث عن الاستقرار لدعم خلايا الطاقة الشمسية في الهواء الطلق بشكل مستدام
في سياق تطوير تكنولوجيا الطاقة المتجددة، توجه باحثون من جامعة الملك عبدالله للعلوم و التقنية في المملكة العربية السعودية نحو تعزيز استقرار خلايا الطاقة الشمسية العضوية في الهواء الطلق، مما يفتح أفقًا واسعًا لتطبيقاتها المستدامة. يركز هذا البحث على دراسة جزيئات معينة تنتمي إلى عائلة مواد خلايا الطاقة الشمسية العضوية، والتي تعرف بمستقبلات النوفوليرين من السلسلة Y.
تقوم هذه الدراسة، التي أجراها فريق بحثي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية في المملكة العربية السعودية، بتحليل مستوى الجزيئات المستخدمة في هذه الخلايا الشمسية. ومن خلال تحليل هيكلها الجزيئي، يسعى الباحثون إلى فهم العلاقة بين الهيكل الجزيئي واستقرار هذه الخلايا في ظروف الهواء الطلق.
تتميز مستقبلات النوفوليرين من السلسلة Y بطيف امتصاص واسع ومستويات طاقة قابلة للتعديل، مما يجعلها مكونًا مثاليًا للخلايا الشمسية العضوية. يشير الباحث هان شو، طالب الدكتوراه في مجموعة ديريا باران، إلى أن هذه المستقبلات تظهر خصائص ممتازة لنقل الشحنات، مما يسهم في تعزيز أداء خلايا الطاقة الشمسية.
على الرغم من تحقيق كفاءات قياسية تصل إلى 19 في المائة، تظل العلاقة بين هيكل الجزيئات واستقرار الخلايا غير واضح. تحت ظروف التشغيل في العالم الحقيقي، يعتبر الاستقرار أمرًا حاسمًا إلى جانب الكفاءة، حيث يتأثر عمر الجهاز بعوامل مثل الرطوبة والأكسجين والحرارة.
و لفهم تأثير الظروف المناخية الحارة، قام الباحثون بتقييم استقرار الخلايا الشمسية في الهواء الطلق تحت الظروف الجوية الصعبة للمناخ السعودي. كما قاموا بتغليف الأجهزة بمادة polyurethane الحراريّة لمنع اختراق الرطوبة والأكسجين وقياس الأداء باستخدام ضوء الشمس في الهواء الطلق.
تظهر نتائج الاختبارات أن الأداء يتأثر بشكل طفيف عند درجة حرارة 65 درجة مئوية، ويشير الباحث شو إلى أهمية تحسين استقرار الضوء في الطبقة الفعالة لتعزيز عمر الخلايا الشمسية في الهواء الطلق.
وفي استنتاجهم، يُشدّد الباحثون على أهمية العمل الدولي لاختبار استقرار الأجهزة في بيئات متنوعة، مع التركيز على تصنيع أجهزة جاهزة للسوق. إن تحقيق هذا الهدف يتطلب تكامل تقنيات متعددة وتعاوناً فعّالاً.
في نهاية هذا الاستكشاف العلمي، يبرز واقع البحث الحالي حول استقرار خلايا الطاقة الشمسية العضوية في الهواء الطلق بشكل مستدام. تحديات هذا المجال تظهر واضحة، إلا أن الابتكارات التي قدمها فريق البحث من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية تشير إلى أن الفهم المتقدم لهيكل مستقبلات النوفوليرين من السلسلة Y يمكن أن يلعب دوراً حيوياً في تعزيز استقرار خلايا الطاقة الشمسية في ظروف الهواء الطلق.
من خلال تغليف الأجهزة واختبارها تحت ظروف المناخ السعودي، نشهد على جهود حثيثة لتحسين أداء هذه الخلايا في بيئات الاستخدام الفعلية. وفي هذا السياق، يرى الباحثون أن تحقيق استقرار الأجهزة في ظل الظروف الحياتية يعد تحديًا أساسيًا يجب التغلب عليه لتكامل تقنيات الطاقة الشمسية في حياتنا اليومية.
هذا البحث قد يُسهم في تطوير تكنولوجيا الطاقة المتجددة وتوسيع نطاق استخدامها. وبينما يستمر العلماء في تحسين أداء الخلايا الشمسية العضوية، يظل التحدي القادم هو دمج هذه التقنيات بشكل أكبر في حياتنا اليومية، مما يعزز دورها كمصدر رئيسي للطاقة النظيفة والمستدامة.
المصدر:
/https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/22878/k2014_better-outside
