بيروفسكايت هو واحد من المواد الجديدة الواعدة لتكنولوجيا الخلايا الشمسية . الآن ، المهندسين في جامعة روتشستر طورت طريقة جديدة لزيادة كفاءة المادة بأكثر من ثلاثة أضعاف عن طريق إضافة طبقة من الفضة العاكسة تحتها.
حتى الآن ، كان السيليكون هو المادة المرجعية لصنع خلايا الألواح الشمسية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى وفرته وكفاءته في تحويل الضوء إلى تيار كهربائي. لكن في الآونة الأخيرة ، perovskite كان يتساءل عن هيمنة السيليكون ، لأنه أرخص بكثير وقد لحق بالفعل بالسيليكون في الكفاءة.
زيادة كفاءة البيروفسكايت
من المقرر أن يتغير هذا التكافؤ في الكفاءة بين البيروفسكايت والسيليكون بفضل العمل البحثي للمهندسين في جامعة روتشستر. دراستهم الجديدة زاد من كفاءة البيروفسكايت ثلاث مرات ونصف ، حتى دون تغيير المادة نفسها. وبدلاً من ذلك ، وجد فريق البحث أن إضافة طبقة من مادة مختلفة تحتها غيّرت تفاعلات الإلكترونات في البيروفسكايت ، مما قلل من عملية استنفاد الطاقة.
تولد البيروفسكايت والمواد الكهروضوئية الأخرى الكهرباء عن طريق السماح لأشعة الشمس بإثارة إلكترونات المادة ، مما يجعلها تقفز من ذراتها ، وتكون جاهزة للتوجيه وتوليد تيار كهربائي. لكن في بعض الأحيان ، تعود الإلكترونات إلى "الثقوب" التي خلفتها وراءها ، مما يقلل من التيار الكلي ، وبالتالي ، كفاءة المادة. هذا ما يعرف ب خلط الإلكترون .
الألواح الشمسية بالفضة
وجد الباحثون في جامعة روتشستر أن بإمكانهم تقليل إعادة تركيب الإلكترون في البيروفسكايت بشكل كبير عن طريق وضعه على ركيزة مكونة من الفضة وحدها أو طبقات متناوبة من الفضة وأكسيد الألومنيوم .
يقول الفريق إن القيام بذلك يخلق نوعًا من المرآة التي تنتج صورًا مقلوبة لأزواج ثقب الإلكترون ، مما يقلل من احتمالية إعادة اتحاد الإلكترونات مع الثقوب. في الاختبارات ، أظهر المهندسون أن إضافة هذه الطبقات زيادة كفاءة تحويل الضوء بمقدار 3.5 مرة .
"قطعة من المعدن يمكن أن تؤدي الكثير من العمل مثل الهندسة الكيميائية المعقدة في المختبر ،" قال تشونلي جو ، المؤلف الرئيسي للدراسة. " مع ظهور بيروفسكايت جديد ، يمكننا استخدام طريقتنا القائمة على الفيزياء لتحسين أدائها. "
"لم يصل أي شخص آخر إلى هذه الملاحظة في بيروفسكايت. فجأة ، يمكننا وضع منصة معدنية أسفل البيروفسكايت ، مما يؤدي إلى تغيير تفاعل الإلكترونات داخل البيروفسكايت تمامًا. لذلك ، نستخدم طريقة فيزيائية لتصميم هذا التفاعل ، " يختتم قوه.
