شارك
الرئيسية
1 دقيقة
توصل باحثون من مركز الكيمياء وعلوم النانو في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، التابع لوزارة الطاقة الأميركية بالتعاون مع جامعة نورثرن إلينوي، إلى مادة ميسورة التكلفة بديلة عن الذهب والفضة اللازمين لتصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية، ما قد يخفّض التكلفة الإجمالية لصناعتها، وبالتالي يساعد على نشرها على نطاق أوسع.
خلايا البيروفسكايت باهظة الثمن
تعد خلايا البيروفسكايت ذات كفاءة عالية في توليد الطاقة من ضوء الشمس، ومن المحتمل أن تكون البديل الأمثل مستقبلاً للخلايا الكهروضوئية التي تُصنع منها ألواح الطاقة الشمسية اليوم، لكنها ما زالت في طور الدراسة اللازمة لتطويرها، وتقليل تكلفة إنتاجها.
تتكون خلايا البيروفسكايت الشمسية من عدة طبقات، لكل طبقة غرض محدد، أهم هذه الطبقات طبقة البيروفسكايت شبه الموصلة. يصل ضوء الشمس إلى الطبقة العلوية، وتحفز الفوتونات المنبعثة منها الإلكترونات على التحرك، أي تشكيل التيار الكهربائي. يتطلب توليد التيار الكهربائي مستوى محدداً من الطاقة لإثارة هذه الحركة.
تمتلك مادتا الغرافيت والذهب مستوى الطاقة المناسب، لذلك تُضاف طبقة رقيقة من الذهب أو الفضة للإسهام في تحسين كفاءة خلايا البيروفسكايت الشمسية. يُستخدم الذهب لصنع القطب المعدني الخلفي في هذه الخلايا الشمسية في غرفة مفرغة ذات درجة حرارة عالية. هذه العملية باهظة التكلفة، ما يجعل منها خياراً غير مناسب للكثيرين، ويجب إيجاد بديل مناسب عن هذه المعادن الثمينة.
اقرأ أيضاً: علماء ينحجون بتطوير ألواح شمسية بكفاءة عالية من خلايا البيروفسكايت
بديل الذهب في تصنيع خلايا البيروفسكايت
استطاع الباحثون في مختبر الطاقة المتجددة وجامعة إلينوي إيجاد هذا البديل، وهو عبارة عن طبقة من الغرافيت المعشّق بالنيكل، والمرتبطة بطبقة من البزموت والإنديوم. وقد أوضحوا في الدراسة المنشورة في دورية أيه سي إس إنيرجي ليترز (ACS Energy Letters) أنه يمكن دمج الطبقتين بسهولة في خلايا البيروفسكايت من خلال الطلاء عليها.
بالإضافة إلى ذلك، يشرح أحد كبار العلماء في مركز الكيمياء وعلوم النانو في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) التابع لوزارة الطاقة الأميركية، كاي تشو، أنه يمكن تصفيح هذه المواد بسهولة، وتحويلها إلى أغشية رقيقة تحت الضغط الجوي ودرجات الحرارة المعتدلة، ما يوفر طريقة تصنيع منخفضة التكلفة.
اقرأ أيضاً: لماذا لم نشهد الثورة التي تعد بها مركبات البيروفسكايت في صناعة الطاقة الشمسية بعد؟
من جهة أخرى، لم تصل الخلايا الجديدة المعتمدة على خليط المعادن هذا إلى كفاءة الذهب الذي يتمتع بكفاءة قياسية تبلغ 26%، إذ إن كفاءتها تصل إلى 21%، لكن الأبحاث الإضافية يمكن أن تؤدي إلى رفع الكفاءة لتصل إلى كفاءة خلايا الذهب.