خلايا البيروفسكايت الشمسية: الثورة الخضراء لتحول الطاقة وشيكة!

خلايا البيروفسكايت الشمسية: الثورة الخضراء لتحول الطاقة وشيكة!

يشير مايكل صليبا، رئيس معهد الخلايا الكهروضوئية بجامعة شتوتغارت، إلى الأهمية الهائلة لخلايا البيروفسكايت الشمسية في التحول إلى الطاقة المستدامة. وتوفر هذه المواد، التي يشبه تركيبها البلورات، أساسًا واعدًا لتطوير الخلايا الشمسية وأشباه الموصلات لأنها قادرة على امتصاص ضوء الشمس بكفاءة وتحويله إلى تيار كهربائي. تشبه طرق الإنتاج تقنيات الطباعة المعروفة بالفعل من إنتاج الصحف. وهذا يجعل التصنيع أكثر فعالية من حيث التكلفة من خلايا السيليكون الشمسية التقليدية، والتي تتطلب مواد نقية للغاية. من ناحية أخرى، فإن البيروفسكايت يتحمل الشوائب، مما يجعل تطبيقه أسهل بكثير، مثل uni-stuttgart.de ذكرت.

وتركز الأبحاث المتعلقة بالبيروفسكايت أيضًا على تثبيت هذه المواد لأنها معرضة للماء والأكسجين والضوء. وقد تم بالفعل إنتاج الوحدات الأولى وتركيبها على سطح المعهد، لكن إطلاقها في السوق على نطاق واسع سيستغرق بعض الوقت. على مدار العشرين عامًا القادمة، من المقرر إطلاق ما مجموعه 10.000 إلى 20.000 قمرًا صناعيًا في مدار أرضي منخفض، وهو المشروع البحثي الخاص ATLAS في شتوتغارت الذي يجري أبحاثًا عليه. ومن المتوقع أن يتم إرسال أول البيروفسكايت إلى الفضاء في العام المقبل أو العام الذي يليه.

التقدم التكنولوجي والكفاءة

تتميز خلايا البيروفسكايت الشمسية بالكفاءة العالية وخيارات التطبيق المرنة. وتم تطوير نماذج أولية بكفاءة تصل إلى 26.95 بالمائة في المختبر. وقد حقق مزيج البيروفسكايت مع السيليكون في الخلايا الترادفية كفاءة تزيد عن 30 بالمائة، وفي الحالات الفردية تصل إلى 34.6 بالمائة. تستخدم هذه التكنولوجيا مناطق مختلفة من الضوء بشكل أكثر كفاءة ويمكن أن تمثل الابتكار الواعد في مجال الخلايا الكهروضوئية وانتقال الطاقة، مثل ذلك مركز الإعلام العلمي يلخص.

ويظهر اختبار طويل المدى في برلين أن أداء البيروفسكايت يظل مستقرا في الصيف، في حين أن هناك انخفاضا بنحو 30 بالمئة في الشتاء، وهو ما يرجع إلى التقلبات الموسمية. على الرغم من هذه التحديات، أكدت الاختبارات طويلة المدى أن خسائر الكفاءة في الصيف ضئيلة ويمكن أن تحدث تغييرات في الكفاءة يمكن عكسها في دورة الليل والنهار.

نضج السوق والتحديات

لقد دخلت أولى خلايا البيروفسكايت الشمسية إلى السوق بالفعل، لكن لا تزال قيد البحث بسبب استقرارها على المدى الطويل والحاجة إلى إثبات متانتها في الميدان. هناك فوائد اقتصادية من انخفاض تكاليف التصنيع وانخفاض استهلاك الطاقة، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى البحث لجعل المواد أكثر صداقة للبيئة وأكثر متانة. يعد استخدام الرصاص في عملية التصنيع مشكلة بيئية مهمة يجب معالجتها لضمان الاستخدام المستدام.

بالإضافة إلى ذلك، يهدف البحث إلى تطوير بدائل خالية من الرصاص والتي يمكن أن تزيد من تعزيز إمكانات البيروفسكايت. يجب أيضًا معالجة التحديات، مثل فقدان الكفاءة في المراحل المبكرة وحساسية المواد للرطوبة، لتحقيق التطبيق الواسع النطاق لمحاليل البيروفسكايت، كما هو مذكور في وثيقة صادرة عن مجلس إدارة الشركة. نشر المنتدى يتم فحصها بمزيد من التفصيل.

باختصار، على الرغم من التحديات الحالية، تمثل خلايا البيروفسكايت الشمسية عاملاً رئيسياً للجيل القادم من الخلايا الكهروضوئية بسبب كفاءتها العالية وفعاليتها من حيث التكلفة وخصائص المواد المرنة. يعد تحسين الاستقرار وفهم الديناميكيات الموسمية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيا وتقديم مساهمة كبيرة في تحول الطاقة.