تقدم التكنولوجيا المبتكرة تعزيزًا كبيرًا للأداء لخلايا بيروفسكايت-سيليكون الشمسية الترادفية
يمكن تحقيق مكاسب كبيرة في الأداء في الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون (مثل تلك المصورة هنا) عن طريق إضافة طبقة داخلية من فلوريد المغنيسيوم. الائتمان: © 2022 KAUST؛ اركان ايدين
تتيح طبقة الفلورايد المعدنية الإضافية فصل الشحنات وتعزز الأداء في الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون.
توصل باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا (KAUST) إلى أن إدخال طبقة فلوريد معدنية في الخلايا الشمسية الترادفية متعددة الطبقات من البيروفسكايت والسيليكون يمكن أن يعيق إعادة تركيب الشحنات ويعزز الأداء.
من المتوقع أن تلتقط الخلايا الشمسية الترادفية التي تجمع بين البيروفسكايت وخلايا فرعية قائمة على السيليكون في جهاز واحد، أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء بشكل أفضل من منافسيها التقليديين من السيليكون أحادي الوصلة.
ومن المتوقع أن يفعلوا ذلك بتكلفة أقل.
ومع ذلك، عندما يضرب ضوء الشمس خلية البيروفسكايت الفرعية، فإن أزواج الإلكترونات الناتجة والثقوب الموجبة الشحنة تميل إلى إعادة الاتحاد عند السطح البيني بين البيروفسكايت وطبقة نقل الإلكترون.
بالإضافة إلى ذلك، يؤدي عدم التطابق بين مستويات الطاقة في هذه الواجهة إلى إعاقة فصل الإلكترون داخل الخلية.
تعمل هذه المشكلات معًا على تقليل جهد الدائرة المفتوحة للخلايا الترادفية ، أو أقصى جهد تشغيل، مما يقيد أداء الجهاز.
بإضافة طبقة من فلوريد الليثيوم بين البيروفسكايت وطبقة نقل الإلكترون، والتي تشتمل عادةً على الفوليرين المتقبل للإلكترون (C 60)، يمكن حل مشكلات الأداء هذه جزئيًا.
ومع ذلك، تصبح الأجهزة غير مستقرة لأن أملاح الليثيوم تتسرب بسهولة وتنتشر عبر الأسطح. يقول المؤلف الرئيسي جيانغ ليو، وهو باحث ما بعد الدكتوراة في مجموعة ستيفان دي وولف، “لم يجتاز أي من الأجهزة بروتوكولات الاختبار القياسية للجنة الكهروتقنية الدولية، مما دفعنا إلى إنشاء بديل”.
قام ليو ودي وولف وزملاؤه بالتحقيق بشكل منهجي في إمكانات فلوريد المعادن الأخرى، مثل فلوريد المغنيسيوم، كمواد ذات طبقات بينية في واجهة البيروفسكايت / سي 60 للخلايا الترادفية.
قاموا بالتبخير الحراري للفلوريدات المعدنية على طبقة البيروفسكايت لتشكيل فيلم موحد رقيق للغاية بسمك متحكم به قبل إضافة C 60 ومكونات التلامس العلوية. تتميز الطبقات البينية أيضًا بالشفافية والاستقرار بدرجة عالية، بما يتماشى مع متطلبات الخلايا الشمسية ذات الدبوس المقلوب.
عززت الطبقة البينية لفلوريد المغنيسيوم بشكل فعال استخراج الإلكترون من الطبقة النشطة من البيروفسكايت مع إزاحة C 60 من سطح البيروفسكايت. هذا يقلل إعادة تركيب الشحن في الواجهة. كما عزز نقل الشحن عبر الخلية الفرعية.
حققت الخلية الشمسية الترادفية الناتجة زيادة قدرها 50 ملي فولت في جهد التيار المفتوح وكفاءة تحويل طاقة ثابتة معتمدة بنسبة 29.3 في المائة – وهي واحدة من أعلى الكفاءات للخلايا الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون، كما يقول ليو.
يقول ليو: “بالنظر إلى أن أفضل كفاءة هي 26.7 بالمائة للخلايا أحادية الوصلة القائمة على السيليكون البلوري السائد، فإن هذه التكنولوجيا المبتكرة يمكن أن تحقق مكاسب كبيرة في الأداء دون إضافة إلى تكلفة التصنيع”.
لمزيد من استكشاف إمكانية تطبيق هذه التقنية، يعمل فريق البحث على تطوير طرق قابلة للتطوير لإنتاج خلايا ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون على نطاق صناعي بمساحات تزيد عن 200 سم مربع (31 بوصة مربعة).
يقول ليو: “نقوم أيضًا بتطوير العديد من الاستراتيجيات للحصول على أجهزة ترادفية عالية الاستقرار ستجتاز بروتوكولات الاستقرار الصناعي المهمة”.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
