تمكن علماء من جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية بالتعاون مع شركة UtmoLight من تحقيق كفاءة تحويل كهروضوئي بلغت 23.5% لخلية شمسية بيروفسكايتية بقياس 30 سم × 30 سم ومساحة فتحة قدرها 676 سم مربع، بزيادة قدرها 0.6 نقطة مئوية عن المعيار المرجعي السابق، محققين بذلك رقماً قياسياً عالمياً في كفاءة التحويل لخلايا الطاقة الشمسية البيروفسكايتية كبيرة المساحة.

يُظهر هذا الرقم القياسي العالمي أن تقنية البيروفسكايت الشمسية قادرة على الحفاظ على كفاءة عالية حتى عند توسيع المساحة إلى ما يتجاوز الخلايا المختبرية (التي تبلغ مساحتها عادة نحو 1 سم مربع)، مما يبرز إمكاناتها في التصنيع على نطاق واسع والاستخدام الواسع في الوحدات الشمسية. كما أن هذا التقدم الأخير لا يقتصر على تحطيم رقم قياسي في الكفاءة فحسب، بل يشمل أيضاً المواد والمكونات المستخدمة في البحث، والتي يمكن الانتقال بها من الخلايا المختبرية إلى التطبيقات الصناعية.

يُعتبر البيروفسكايت على نطاق واسع مادة شمسية واعدة للجيل القادم. فهو قادر على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة عالية، مع إمكانات تصنيع منخفضة التكلفة. ومن الاتجاهات البحثية الواعدة دمجه مع الخلايا السيليكونية التقليدية لتكوين خلايا شمسية ترادفية. إذ يستفيد كل منهما من نطاقات مختلفة من الطيف الشمسي، ليتعاونا في تحويل مزيد من ضوء الشمس إلى كهرباء. وفي المستقبل، يُتوقع أن يُستخدم البيروفسكايت كطبقة إضافية تُركَّب بشكل متزايد فوق الخلايا السيليكونية الموجودة، مما يتيح للمصنّعين زيادة إنتاج الكهرباء دون الحاجة إلى توسيع المساحة بشكل متناسب.

غير أن البيروفسكايت لا يزال غير قادر على الوفاء بمتطلبات التطبيقات الكهروضوئية الواسعة. فعند تعرضه للرطوبة والحرارة وأشعة الشمس لفترات طويلة، يتحلل، مما يشكل تحديات كبيرة للاستقرار طويل الأمد والمتانة والتصنيع الموثوق على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد حجم وحدة البيروفسكايت، زادت الحاجة إلى التحكم الدقيق في تجانس الوحدة والتبلور والعيوب والتوصيل الكهربائي على مساحة كبيرة، وتشكل كل خطوة من خطوات التوسيع من العينات المختبرية الصغيرة عقبة يصعب تجاوزها.

كما أن الخلايا الشمسية البيروفسكايتية التقليدية تتطلب عادةً استخدام طبقة من أكسيد النيكل لمنع حدوث قصر الدائرة. غير أن أكسيد النيكل يتفاعل أيضاً بشكل سلبي مع البيروفسكايت، مما يزرع مخاطر عدم الاستقرار.

في البحث الأخير، اعتمد الفريق على ابتكارات في المواد ومسار مختلف لتصنيع الخلايا، مما أتاح الاستغناء عن طبقة أكسيد النيكل، الأمر الذي لم يبسّط العملية فحسب، بل عزز أيضاً كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الناتجة.

ويعتزم الفريق خلال الأشهر المقبلة تصنيع وحدة كاملة الحجم بمساحة 2.8 متر مربع، وهي الأبعاد الفعلية للوحدات الكهروضوئية التجارية، مع توسيع نطاق اختبار الكفاءة للتحقق بشكل أكبر من النتائج. ويتطلع الفريق إلى أن تصل الخلايا البيروفسكايتية الأكبر حجماً إلى كفاءة تتراوح بين 18% و19%، غير أنه لا يزال يتعين مواصلة الجهود البحثية في مجالات الكفاءة وقابلية التكرار والاستقرار طويل الأمد لجعل هذه التقنية قابلة للتطبيق على نطاق واسع.