وجد الباحثون مصدراً جديدًا للطاقة وأكثر قوّة وبتكلفة أقل دون المساومة على الكفاءة.
ظهر لخلايا البيروفسكيت الشمسيّة (PSCs) مستقبلاً واعداً في تكنولوجيا الطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة. كان ينقصنا شيئاً واحداً وهو أن ننجح في جعل هذه الخلايا تستمرّ دونا الحاجة إلى تكاليف تصليح باهظة.
أعاد إيجاد حلّ لهذه المشكلة هذه الخلايا إلى المسار الصحيح مرّة أخرى.
قام فريق من الباحثين من مدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية (EPFL) بدراسة لوحة الخلايا باستخدام تقنية (PSC) لإيجاد طريقة لجعل المواد منخفضة التكلفة ثابتة بما فيه الكفاية للتعامل مع الأشعّة الشمسيّة.
لا يُعتبر البيروفسكيت معدنًا واحدًا بل هيكلاً بلوريّاً شبيهاً بالهرم وله تركيبة معينة.
تُعتبر بعض تركيبات المعادن والهاليدات فعالة في امتصاص الضوء ونقل الشحنة مما يجعلها مرشحة ممتازة للخلايا الكهروضوئية.
تمتاز مكوّنات هذه التركيبات بأنّها رخيصة وخفيفة الوزن وسهلة التركيب مما يجعلها متعددة الاستخدامات وذات تكلفة ملائمة.
ازدادت كفاءة هذه التركيبات في تحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء من أقل من %4 في عام 2009 إلى أكثر من %20 الآن طوال العقود السابقة مما يجعلها تطابق كفاءة %26.3 من الخلايا المتطورة المعتمدة على السيليكون.
تعتبر الخلايا الشمسية المعتمدة على السيليكون العمود الفقري لصناعة الطاقة الشمسية حاليّاً، وذلك بفضل كونها فعالة من حيث التكلفة وقوية بما يكفي لتحمل الحرارة المستمرة للشمس الحارقة، إلّا أنّ التطوّر بما يتعلّق بالخلايا الكهروضوئية السليكونية كان بطيئًا في السنوات الأخيرة.
يتساءل البعض عما إذا كنا نركّز على التقنيّة الخاطئة، فخلايا ال (PSC) قد تكلّف أكثر من خلايا السليكون وتصل فعاليتها إلى أكثر من %30.
إلّا أنّ الخلايا عالية الكفاءة المصنوعة من (PSC) يجب أن تطابق قدرة السيليكون على البقاء مستقراً في الطقس لفترات طويلة من الزمن وهو ما لم تنجح باجتيازه حتّى الآن.
جرب الباحثون إضافة مواد مختلفة يمكنها نقل فجوة في الإلكترونات - تسمى حفرة - بسرعة وكفاءة
لجعل (PSC) أكثر كفاءة.
إنّ واحدة من أفضل الخلايا حتى الآن هي خلايا مرّكب (CuSN) ، لكنها لا تتفق مع خلايا (PSC).
يعتقد الباحثون في مدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية EPFL بعد البحث أنهم ربما وجدوا طريقة لجعل CuSN و PSC متوافقين.
وجد الفريق طريقة لوضع فاصل من أكسيد الجرافين وموصل دقيق من الذهب بين شريحة سميكة من
(CuSN 60) نانومتر وطبقة من البيروفسكيت.
تستطيع خلايا (PSC) الآن العمل لأكثر من 1000 ساعة في درجة حرارة 60 درجة مئوية
(140 درجة فهرنهايت) بتكلفة تبلغ %5 كحد أقصى من الكفاءة.
قد لا يكون ذلك كافيًا حتى الآن ليتم طرح خلايا (PSC) قريباً في الأسواق، ولكن يمكننا بالتأكيد أن نتوقع أن تكون هذه التقنية الشمسية الجديدة منافس قوي مستقبلاً.
إنّ حفاظنا على معدّل التطوّر هذا في هذه العمليّة سيسهم في خلق أفق جديد من الطاقة المتجددة.
المصدر