باحثون بجامعة الملك عبد الله السعودية يتوصلون إلى إنجاز في الطاقة الشمسية

إنجاز جديد يسجل لجامعة الملك عبد الله السعودية في الطاقة الشمسية

أعلن علماء بقيادة جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية في المملكة العربية السعودية، التوصل إلى خلية شمسية ترادفيه تتمتع بكفاءة تحويل للكهرباء بنسبة 28.2%.

كما أجرى العلماء اختباراً لاستقرار الخلية، ووجدوا أنها يُمكن أن تحتفظ بنحو 93% من أدائها الأصلي على مدار 43 يوماً في البيئات الخارجية الحارة والرطبة، حسبما أفادت منصة "بي في ماغازين".

حالياً، أقوى خلية شمسية ترادفيه من البيروفسكايت والسيليكون هي جهاز جرى تطويره مؤخراً من قبل علماء في مركز هلمهولتز برلين للمواد والطاقة في ألمانيا بنسبة 29.8%.

عوامل الإنجاز السعودي

طوّر العلماء في جامعة الملك عبد الله خلية شمسية فرعية من البيروفسكايت لجهاز ترادفي مع جزيء يمنع انتقال الأيونات إلى طبقة البيروفسكايت، حتى في ظل الظروف الرطبة.

حُقق الأداء الرائع من خلال إستراتيجية جديدة لإنهاء فصل الهالوجينات وتقليل فقد إعادة التركيب غير الإشعاعي، الذي يتكون من استخدام الكاربازول (جزيء غير متجانس يحتوي على النيتروجين) بوصفه مادة مضافة للمركب الطليعي لخلية البيروفسكايت.

يزعم الباحثون أن الجزيء قادر على تخميل مصائد الشحنات العميقة وإنهاء مرحلة الانفصال في البيروفسكايت ذي الفجوة العريضة، مثل تلك المستخدمة لخلية شمسية ترادفيه ذات فجوة نطاق تبلغ 1.68 فولت.

وجرى العثور على المادة المضافة لمنع انتقال الأيونات في طبقة البيروفسكايت حتى في ظل الظروف الرطبة، وهو أحد الأسباب الرئيسة لفصل الهالوجينات.

نتائج فريق جامعة الملك عبد الله

حققت الخلية الشمسية التي طورها الفريق السعودي بجامعة الملك عبد الله، كفاءة 28.6% لجهاز بمساحة 1 سم مربع، و27.1% لمساحة تزيد عن 3.8 سم.

وقال العلماء: "لقد تحققنا من قياساتنا الداخلية مع 28.2% من إنتاج الكهرباء المستقر المعتمد من قبل مختبر معتمد، مختبرات تكنولوجيا البيئة والسلامة الكهربائية اليابانية".

وأضافوا: "تُظهر نتائجنا أن شدة الإضاءة، والجو البيئي، وتخميل المصيدة، كلها تغير من ديناميكيات فصل الهالوجينات.. في حالة تطابق عوامل إجهاد متعددة، يحدث فصل الهالوجينات بشكل أسرع، لكن إضافة الكاربازول تقلل من هذا السلوك".

خلية شمسية واسعة الاستخدام

نشر العلماء بجامعة الملك عبد الله، جميع التفاصيل الفنية للخلية الشمسية الترادفيه في تقرير حديث نُشر في صحيفة "جول" العملية.

وقال الباحث جيانغ ليو: "يُمكن استخدام الخلية للألواح الشمسية الخاصة بالتطبيقات واسعة النطاق، والتطبيقات الفضائية، وأيضًا التطبيقات الأخرى التي يُمكن أن يغطيها السيليكون السائد الآن".

وأضاف -في تصريحات لـ"بي في ماغازين"-: "يُمكن أن تكون تكنولوجيا الخلية قابلة للتحويل بسهولة إلى الإنتاج التجاري، كما أظهرت شركة أوكسفورد بي في وغيرها من الشركات المصنعة الصينية".

طريقة عمل النموذج

يأخذ النموذج في الاعتبار كلًا من إنتاجية الطاقة المعتمدة على درجة الحرارة ووقت فشل الوحدة الشمسية، الذي يحسب الوقت من وقت تشغيل الوحدة حتى تعطلها.

جرى بعد ذلك توحيد هاتين القيمتين في نسبة مكافئة، تُقَيِّم تأثير درجة الحرارة على أداء نظام الخلية الكهروضوئية.

وأوضح العلماء أن "هذه النسبة تعبر عن النسبة المئوية المطلقة في زيادة كفاءة تحويل الطاقة التي ستكون مطلوبة لتحقيق التخفيض نفسه في التكلفة المستوية للطاقة".

وأشاروا إلى أن النموذج يسمح بالتنبؤ بدرجة حرارة الوحدة من الخلايا الشمسية الأساسية ومواد الوحدة وخصائص بنية الجهاز.

وقال المشرف على البحث، لوجيا زو: "يُمكن تطبيق نموذجنا على جميع أنواع تقنيات الوحدات والخلايا".

المصدر : موقع الطاقة