قام فريق من الباحثين من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا بالصين بتصنيع خلية شمسية ترادفية مكونة بالكامل من البيروفسكايت مع خلية بيروفسكايت علوية واسعة النطاق من الرصاص القصدير (Pb-Sn)، تمت معالجتها بعملية إعادة بناء مبتكرة للسطح تهدف إلى تقليل العيوب في جزء القصدير والتي تقلل من عمره عادة.
واحتفظت الخلايا الترادفية المغلفة بنسبة 79.7% من كفاءتها الأولية بعد التشغيل المستمر لتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) في الهواء المحيط لمدة 550 ساعة. وهذا يعوض أحد العيوب الرئيسية لخلايا البيروفسكايت، وهي ضعف الحد الأقصى للعمر. تعتبر الـ 550 ساعة بأقصى طاقة نقطة انطلاق لمزيد من التطورات.
كما أكدت منظمة خارجية غير محددة أن الأجهزة ذات الأداء الأفضل حققت كفاءة بنسبة 28.49%، والتي وصفها فريق البحث بأنها واحدة من أعلى الكفاءة التي تم الإبلاغ عنها على الإطلاق للخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بالكامل.
تعتبر خلايا البيروفسكايت بمثابة حدود للخلايا الشمسية العضوية تمت دراستها كثيرًا لأن بنيتها تسمح بإنتاجها من خلال عملية طباعة الأغشية الرقيقة مع عملية قد تكون أقل تكلفة بكثير من خلايا السيليكون البلورية الحالية. علاوة على ذلك، نظرًا لكونها رفيعة، فمن المحتمل أن تكون قابلة للانحناء وقابلة للتكيف مع أشكال مختلفة. ومع ذلك، لم يتم استخدام هذه الخلايا إلا قليلاً حتى الآن بسبب عمرها المحدود وأدائها المحدود.
أشكال الإنتاج المقترحة والدراسة
الإستراتيجية المقترحة قادرة على إنشاء أفلام بيروفسكايت مختلطة عالية الجودة من Sn-Pb والتي يمكن أن تساعد في تقليل فقد الطاقة غير الإشعاعية في واجهة طبقة نقل البيروفسكايت والإلكترون. وهو يتألف من استخدام 1،4-بوتانيديامين (BDA) وثنائي يوديد إيثيلين ثنائي الأمونيوم (EDAI2) كمعدلات سطحية، والتي يُقال إنها تنتج نسبة متكافئة شبه مثالية وإمكانات سطحية موحدة، بالإضافة إلى مستويات فيمي متوافقة جيدًا.
قام الفريق ببناء خلية بمساحة 0.0871 سم2 باستخدام ماص البيروفسكايت المعالج Sn-Pb، وطبقة نقل الإلكترون (ETL) القائمة على البكمينسترفوليرين (C60)، وطبقة نقل الثقب (HTL) القائمة على PEDOT -PSS واتصال معدني ذهبي (Au). .
حقق الجهاز المعدل BDA-EDAI2 الأفضل أداءً كفاءة تحويل طاقة تبلغ 28.80%، وجهد دائرة مفتوحة يبلغ 2.13 فولت (2.13 فولت)، وكثافة تيار دائرة قصيرة تبلغ 16.06 مللي أمبير سم-2، وعامل تعبئة يبلغ 84.19%. وقال العلماء: "لقد تحققنا أيضًا من فعالية إعادة بناء السطح في الأجهزة على مستوى الوحدة وحصلنا على عينة من PCE بنسبة 23.39% بمساحة فتحة تبلغ 11.3 سم2".
"من المثير للإعجاب أن خلايا PSC المختلطة من Sn-Pb مع تعديل BDA-EDAI2 أظهرت PCE بنسبة 22.65% و23.32% لفجوات نطاق تبلغ 1.32 و1.25 فولت، على التوالي، مع جهد دائرة مفتوحة وعامل تعبئة متزايد إلى حد كبير".
تم تقديم مفهوم الخلية الجديد في دراسة بعنوان " التلميع والتخميل الكيميائي للسطح يقللان من إعادة التركيب غير الإشعاعي لجميع الخلايا الشمسية الترادفية البيروفسكايت "، المنشورة في Nature Communications.
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقال باحثون صينيون يصنعون خلية شمسية من البيروفسكايت بكفاءة أكبر من 28% يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .