ما الذي يجعل البيروفسكايت رائعًا جدًا؟
يتم توفير قدرة خلايا البيروفسكايت الشمسية على امتصاص الضوء من خلال طبقة الامتصاص الخاصة بها، والتي تتكون من "ABX"، حيث يمثل "A" عادةً أيونًا من معدن كاتيوني أو معدن أحادي التكافؤ وحيث يتكون "B" إما من Pb (الرصاص) أو Sn (قصدير). يمثل "X" المعلمة الذرية التي تحتوي على الهالوجين كأيون. نظرًا لأنه يمكنك مزج هذه الأجزاء ومطابقتها، يمكن للباحثين تغيير ما تفعله المادة للحصول عليها بشكل صحيح.أصبحت هذه الخلايا معروفة على نطاق واسع في فترة قصيرة من الزمن. عندما تم تصنيعها لأول مرة كخلايا شمسية في عام 2009، كانت جيدة في وظيفتها بنسبة 3.8% فقط. لكنهم وصلوا الآن إلى أكثر من 27% في المختبر. وكأن هذه الخلايا فعلت ما أنجزته الخلايا الشمسية السيليكونية في أربعين عامًا، ولم يستغرق الأمر سوى عشر سنوات فقط!
المزايا الأساسية على السيليكون التقليدي
| ميزة | خلايا البيروفسكايت الشمسية | خلايا السيليكون التقليدية |
|---|---|---|
| حد الكفاءة النظرية | >30% (single junction); >40% (ترادفيًا) | ~29.3% |
| درجة حرارة التصنيع النموذجية | عمليات حل أو بخار بدرجة حرارة منخفضة-حوالي 100 درجة | عمليات درجة الحرارة العالية-(أكثر من 1000 درجة). |
| استخدام المواد والمرونة | أغشية رقيقة جدًا-وخفيفة الوزن؛ خيارات مرنة وشبه-شفافة | رقائق سميكة وصلبة وغير شفافة |
| نطاق التطبيق الأساسي | محطات توليد الطاقة، BIPV، الإلكترونيات القابلة للارتداء، المنتجات الاستهلاكية، المركبات | في المقام الأول محطات توليد الطاقة الكبيرة-والصفائف الموجودة على الأسطح |
الطريق إلى التسويق: معالجة التحديات الرئيسية
تغيير المادة:خلط الأيونات المختلفة للحفاظ على البنية البلورية التي نريدها مستقرة.
حماية أفضل:تكوين طبقات قوية لحماية طبقة البيروفسكايت من البيئة.
تحديد الأسطح:استخدام المواد الكيميائية لإصلاح المشاكل الموجودة على أسطح المادة مما يجعلها تعمل بشكل أفضل وتدوم لفترة أطول.وتشمل المشاكل الأخرى صنع الكثير منه دون فقدان الجودة والتعامل مع الرصاص، وهو أمر غير جيد للبيئة. ولهذا السبب يقوم بعض الباحثين بفحص الخيارات غير السامة التي تعتمد على القصدير-.
طليعة الابتكار: الإنجازات الأخيرة
والأمور تسير بسرعة في هذا المجال. إليك بعض الأخبار المثيرة من أواخر عام 2025:
أداء أفضل وقوة دائمة:وبالعودة إلى نوفمبر 2025، قال بعض الأشخاص في الأكاديمية الصينية للعلوم إنهم صنعوا خلية شمسية تبلغ كفاءتها حوالي 27%. الأمر الرائع هو أنه بعد تسليط الضوء عليه بدون توقف-لأكثر من 1500 ساعة، كان لا يزال يعمل بقوة بنسبة 86% تقريبًا كما بدأ. وهذه خطوة كبيرة في جعل هذه الخلايا قوية وفعالة.
مصنوع لاستخدامات محددة:أنشأ بعض العلماء-وحدات بيروفسكايت شبه شفافة لاستخدامها في المباني. لقد حققوا مؤخرًا كفاءة بنسبة 15.55% على وحدة مساحتها 100 سم مربع تسمح بمرور حوالي 30% من الضوء المرئي. يمكن أن يكون هذا مزيجًا جيدًا من القوة والبحث عن النوافذ والجدران.
المستقبل: الخلايا الترادفية وما بعدها
قد تعمل البيروفسكايت بشكل أفضل مع السيليكون، وليس بمفرده. يلتقط الجزء العلوي من البيروفسكايت الضوء الأزرق، ويحصل الجزء السفلي من السيليكون على الضوء الأحمر في الخلية الترادفية. يمكن لهذا المزيج أن يعزز الطاقة بما يتجاوز 34%، وهو أمر رائع بالنسبة لصناعة السيليكون.ويمكن لهذه الخلايا الشمسية أن تصنع أغشية مرنة للأجهزة أو تحول واجهات المباني إلى مصادر طاقة ملونة. إنهم يجعلون الطاقة الشمسية أفضل وأسهل في الاستخدام. لقد قطعت شوطا طويلا من كونها مشروعا علميا إلى جزء أساسي من الطاقة النظيفة.
