التركيز على الكفاءة: الخلايا الشمسية جنبا إلى جنب على أساس الكالكوجينيد والمواد العضوية

يعد تعزيز كفاءة الخلايا الشمسية لتحقيق الاستقلال عن مصادر طاقة الوقود الأحفوري محورًا أساسيًا في أبحاث الخلايا الشمسية. قام فريق فيزيائي يقوده الدكتور فيليكس لانج من جامعة بوتسدام ، إلى جانب البروفيسور لي مينغ والأستاذ يونغفانغ لي من الأكاديمية الصينية للعلوم في بكين ، بدمج بيروفسكايت بنجاح مع الامتصاصات العضوية لتطوير خلية شمسية متراصة تتحقق في مستويات الكفاءة القياسية ، كما هو موضح في المجلة العلمية.

يتضمن هذا النهج مزيجًا من المواد التي تمتص بشكل انتقائي أطوال موجية قصيرة وطويلة - على وجه التحديد ، المناطق الزرقاء/الخضراء والأحمر/الأشعة تحت الحمراء من الطيف - مما يؤدي إلى تحسين استخدام أشعة الشمس. تقليديًا ، جاءت مكونات امتصاص الحمراء/الأشعة تحت الحمراء الأكثر فعالية في الخلايا الشمسية من مواد تقليدية مثل السيليكون أو CIGS (Selenide النحاس الإنديوم). ومع ذلك ، عادة ما تتطلب هذه المواد درجات حرارة عالية المعالجة ، مما يؤدي إلى وجود بصمة كربونية كبيرة.

في منشورهم الأخير في الطبيعة ، يقوم لانج وزملاؤه بدمج تقنيتين للخلايا الشمسية الواعدة: الخلايا الشمسية البيروفسكايت والخلايا الشمسية العضوية ، والتي يمكن معالجتها في درجات حرارة أقل ولها تأثير منخفض الكربون. كان تحقيق كفاءة مثيرة للإعجاب بنسبة 25.7 ٪ مع هذه المجموعة الجديدة مهمة صعبة ، كما أشار فيليكس لانج ، الذي أوضح ، "هذا الاختراق أصبح ممكنًا فقط من خلال الجمع بين اثنين من التطورات المهمة". كان الاختراق الأول هو توليف خلية شمسية عضوية حمراء/أشعة تحت الحمراء جديدة من قبل Meng و LI ، والتي تمتد قدرتها على امتصاصها إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء. لم يوضح لانج كذلك ، "ومع ذلك ، واجهت الخلايا الشمسية جنبا إلى جنب قيودًا بسبب طبقة بيروفسكايت ، التي تعاني من خسائر كبيرة في الكفاءة عند تصميمها لامتصاص القطاعات الزرقاء والخضراء في المقام الأول ، مما يؤدي إلى التغلب على الأداء العام للخلايا".