Logo Arabcivil 2024

قفزة نوعية في الطاقة الشمسية: خلايا مرنة بكفاءة قياسية

تم تحديثه يوم 6 يوليو, 2024 من طرف فريق الأبحاث و المستجدات
المصدر: Chinese Academy of Sciences

 

الفكرة الأساسية

تحقيق تقدم كبير في تكنولوجيا الخلايا الشمسية* المرنة من خلال تطوير أول خلية شمسية مرنة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون بكفاءة قياسية بلغت 22.8%.

 


تفاصيل القصة

توصلت دراسة جديدة إلى تطوير ناجح لأول خلية شمسية مرنة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون ذات كفاءة قياسية بلغت 22.8%، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا الخلايا الشمسية* المرنة.

بينما حققت الخلايا الشمسية* الثابتة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون تقدمًا ملحوظًا بكفاءات تصل إلى 33.9%، كانت عملية تطوير النسخ المرنة من هذه الخلايا محدودة. تمثل العقبة الرئيسية في تحسين امتصاص الضوء في خلايا السيليكون السفلية الرقيقة* دون التضحية بمرونتها الميكانيكية.

في دراستهم الرائدة، أظهر فريق بحثي بقيادة الدكتور شينلونغ وانغ والدكتور جينغمينغ تشنغ والدكتور تشيتشين يينغ والأستاذ شي يانغ والأستاذ جيشون يي من معهد نينغبو لتكنولوجيا المواد والهندسة، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، أول خلية شمسية مرنة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون تعتمد على سيليكون رقيق بسمك حوالي 30 ميكرومتر. من خلال تقليل سماكة الرقاقة وضبط أحجام مميزات القوام التي تحبس الضوء، تمكنوا من تحسين مرونة ركيزة السيليكون دون التضحية باستخدام الضوء. بالإضافة إلى ذلك، عن طريق تغطية الخلايا العليا من البيروفسكايت*، عززوا المتانة الميكانيكية للجهاز، مما حل مشاكل الكسور في سطح السيليكون.

حققت الخلية الشمسية المرنة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون الناتجة كفاءة مستقرة معتمدة بلغت 22.8%، مما يشكل كفاءة قياسية للخلايا الشمسية المرنة*. علاوة على ذلك، بفضل نسبة الطاقة إلى الوزن الاستثنائية التي بلغت 3.12 واط لكل جرام، يعد الجهاز بأداء عالٍ في حزمة خفيفة الوزن.

من اللافت للنظر، أن الخلايا الشمسية* المرنة أظهرت متانة ممتازة في الانحناء، حيث حافظت على 98.2% من أدائها الأصلي حتى بعد خضوعها لـ 3000 دورة انحناء عند نصف قطر لا يتجاوز 1 سم.

يمثل الإنجاز الذي حققه الأستاذ جيشون يي وفريقه تقدمًا مهمًا في تطوير تكنولوجيا الفوتوفولتية المرنة*. تبرهن أبحاثهم على إمكانية وجود خلايا شمسية مرنة من نوع بيروفسكايت*/سيليكون، وتفتح آفاقًا جديدة للتطبيق العملي للخلايا الشمسية عالية الكفاءة وخفيفة الوزن في مختلف المجالات.

 


المصطلحات الأساسية

    • بيروفسكايت (Perovskite): هي مادة بلورية تُستخدم في صناعة الخلايا الشمسية لزيادة كفاءتها. تتميز بقدرتها على امتصاص الضوء بكفاءة عالية.
    • خلايا شمسية ترادفية (Tandem Solar Cells): هي خلايا شمسية مكونة من مواد مختلفة تُكدس فوق بعضها البعض لزيادة كفاءة امتصاص الضوء وتحويله إلى طاقة كهربائية.
    • السيليكون الرقيق (Ultrathin Silicon): هو نوع من السيليكون ذو سماكة منخفضة جدًا يُستخدم في الخلايا الشمسية لتحسين المرونة دون التضحية بكفاءة امتصاص الضوء.
    • كفاءة الخلايا الشمسية (Solar Cell Efficiency): هي نسبة الطاقة الشمسية التي يُمكن للخلية الشمسية تحويلها إلى طاقة كهربائية. تُقاس كنسبة مئوية.
    • نسبة الطاقة إلى الوزن (Power-to-Weight Ratio): هي مقياس لأداء الخلايا الشمسية ويُعبر عن كمية الطاقة التي تُنتجها الوحدة بالنسبة لوزنها.
    • الخلايا الشمسية: أجهزة تقوم بتحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة كهربائية. تُعرف أيضًا بالخلايا الفوتوفولتية (Photovoltaic Cells)، وتعمل على أساس الظاهرة الفوتوفولتية، حيث يتم توليد تيار كهربائي عند تعرض مادة شبه موصلة للضوء. تتكون الخلايا الشمسية بشكل أساسي من مواد شبه موصلة، مثل السيليكون، وتكون على شكل طبقات رقيقة. عندما يسقط الضوء على هذه الطبقات، يمتصها ويثير الإلكترونات، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي.
    • مميزات القوام: هي الخصائص السطحية التي تُضاف إلى المواد بهدف تحسين أداءها في تطبيقات معينة. في سياق الخلايا الشمسية، تُستخدم مميزات القوام بشكل خاص لتحسين قدرة الخلايا على امتصاص الضوء.

 

اطّلع على المزيد

مساهمة في تنمية المدنية العربية
جميع الحقوق محفوظة © Arabcivil 2024