تقنية جديدة تساهم في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الكهروضوئية إلى 27%

طوّرت مجموعة من الباحثين من الجامعة الاسترالية الوطنية ومعهد بكين للتكنولوجيا بالتعاون مع شركة JinkoSolar  الصينية, خلية شمسية كهروضوئية ترادفية بيروفيسكايت-سيلكون (perovskite-silicon ) ذات النمط n مؤلفة من نصفي خليتين مدمجتين معاً باستخدام تقنية Tunnel Oxide Passivated contacts (TOPCon).

ولتصميم هذه الخلية, اقترح الباحثون استخدام نصف خلية (film) من النوع perovskite على السطح الخارجي للخلية, وذلك لتجنب الآثار السلبية المرافقة لاستخدام الخلايا السيليكونية c-Si, ومنع المسارات الفرعية التي قد تنشأ في الطبقات الناقلة أو طبقات الامتصاص أو مناطق الربط بينها.

صورة تظهر هيكل الخلي التي تم تطويرها و مع بيانات التيار والفولتية للخلية بالتفصيل.

Image Source:Yiliang Wu

و قاموا بتصنيع خلية كهروضوئية مربعة ( 1cm2), ولتجنب نشوء المسارات الفرعية وفقدان الجهد, فقد استخدموا طبقة ناقلة من أكسيد النيكل (MiOx) بسماكة 10 نانومتر, ذات كثافة عالية بالثقوب, واستخدموا طبقة ناقلة من PolyTPD للفصل بينها وبين الخلية ذات النوع perovskite, أما بالنسبة للطبقة الناقلة للإلكترونات فقد استخدموا أوكسيد القصدير (SnOx), وقاموا أخيراً بإضافة طبقة سطحية مانعة للانعكاس مكونة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وبولي تترافلورو إيثيلين (PTFE).

وبيّنت نتائج المحاكاة والتجارب التي أجروها أن هناك انخفاض في الفواقد التي تنتج عن الانعكاس على سطح الخلية أو الممانعة الداخلية لها, وبالتالي انخفاض في فقدان الطاقة بشكل عام, وقد أظهرت القياسات أن كفاءة تحويل الطاقة في هذه الخلايا قد تصل إلى 27%.

نهايةً, فقد شجّع الباحثون على تصنيع واستخدام هذه الخلايا نظراً لكفاءتها المرتفعة وكلفة تصنيعها المنخفضة.

تم نشر نتائج البحث في مجلة Advanced Energy Materials , رابط الدراسة للمطالعة والتحميل:

27.6% Perovskite/c-Si Tandem Solar Cells Using Industrial Fabricated TOPCon Device

🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة