فريق بحثي إيراني يعزز كفاءة خلايا البيروفسكايت بأكثر من 20% باستخدام نسيج عشوائي

2026-06-23 11:02
المفضلة

أخبار ar.wedoany.com، قام فريق بحثي إيراني بتحليل تأثير النسيج العشوائي للأسطح البينية على أداء خلايا البيروفسكايت الشمسية القائمة على ميثيل أمونيوم رصاص يوديد (MAPbI₃) باستخدام إطار محاكاة كهروضوئي ثنائي الأبعاد مقترن. وقد وجد الفريق أن الشكل النسيجي شبه الجيبي يحقق أفضل توازن كهروضوئي، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة تحويل الطاقة بأكثر من 20% مقارنة بالجهاز المرجعي المسطح.

صورة توضيحية

تتناول هذه الدراسة كيفية تأثير إدخال نسيج نانوي البنية في جميع طبقات الجهاز على سلوكه. يلتقط النموذج التفاعل بين التأثيرات البصرية (مثل تعزيز حصر الضوء وامتصاصه) والعمليات الإلكترونية (بما في ذلك نقل الشحنة وإعادة الاتحاد)، مما يكشف عن مسارات محتملة لاستخدام النسيج متعدد الطبقات لتحسين كفاءة الجهاز الكلية.

صرحت مريم زوقي، المؤلفة المسؤولة من جامعة تربيت مدرّس، لمجلة "بي في ماغازين" (pv magazine): "تستخدم العديد من الدراسات نسيجًا عشوائيًا أو دوريًا، لكننا قارنا بشكل منهجي بين ثلاثة أشكال عشوائية مختلفة، ووجدنا أن أداء الجهاز لا يتحدد ببساطة من خلال الخشونة أو زيادة مساحة السطح. يكمن المفتاح في المفاضلة بين تعزيز الامتصاص المفيد في طبقة البيروفسكايت وفقدان النقل الناجم عن التعرج المعتمد على الشكل." وأضافت أن الفريق يستكشف مسارات تصنيع قابلة للتوسع لإنتاج الأشكال المحددة في هذا العمل بشكل قابل للتكرار، مع التخطيط لدراسة الاستقرار طويل الأمد لهذه الأسطح البينية النسيجية.

تتضمن الدراسة المحاكية ثلاثة أشكال تمثيلية للأسطح البينية العشوائية: الشكل الهرمي، والشكل المتعرج، والشكل شبه الجيبي. يتميز الشكل الهرمي بأقل خشونة ونسبة مساحة سطحية وعمق مميز؛ بينما يوفر الشكل المتعرج مساحة سطحية أكبر وعمقًا أكبر، ولكنه يتمتع أيضًا بأعلى تعرج في النقل؛ أما الشكل شبه الجيبي فيجمع بين أكبر مساحة سطحية وأعمق ميزة مع تعرج متوسط، مما يحقق أفضل أداء كهروضوئي إجمالي.

صورة توضيحية

باستخدام خلية البيروفسكايت الشمسية المسطحة كمرجع، تم استخدام نفس المواد وسماكات الطبقات في جميع الخلايا. هيكل الجهاز المحاكى هو ITO/TiO₂/MAPbI₃/CuSCN/Au، ويتكون من قطب أمامي من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) بسمك 50 نانومتر، وطبقة نقل إلكترون من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) بسمك 90 نانومتر، وطبقة امتصاص من MAPbI₃ بسمك 200 نانومتر، وطبقة نقل ثقوب من CuSCN بسمك 80 نانومتر، وقطب خلفي من الذهب (Au) بسمك 100 نانومتر.

أشارت زوقي: "النتيجة الأكثر إثارة للدهشة هي أن النسيج شبه الجيبي، الذي ليس الأكثر حدة ولا الأكثر انتظامًا، تفوق باستمرار على الشكلين الهرمي والمتعرج. كنا نتوقع في البداية أن الأشكال الأكثر حدة (مثل الشكل المتعرج) ستولد أعلى تيار ضوئي بسبب تشتت الضوء الأقوى." وتظهر البيانات المحددة أن الشكل شبه الجيبي يوفر أفضل توازن كهروضوئي، حيث تصل كثافة تيار الدائرة القصيرة إلى 25.1 مللي أمبير/سم² للجهاز ذي طبقة الامتصاص بسمك 200 نانومتر، وكفاءة تحويل طاقة تبلغ 21.38%، مع زيادة في Jsc بنسبة 15% مقارنة بالجهاز المرجعي المسطح.

"على الرغم من أن الشكل المتعرج يوفر بعض المزايا البصرية، إلا أنه يعاني من خسائر كهربائية أكبر، ربما بسبب زيادة التعرج والمقاومة المتسلسلة. في المقابل، يحقق الشكل شبه الجيبي الأكثر نعومة توازنًا كهروضوئيًا أفضل، مع زيادة في كثافة تيار الدائرة القصيرة بنسبة 15% وزيادة في كفاءة تحويل الطاقة بأكثر من 20%. وهذا يشير إلى أن 'المزيد من النسيج' ليس دائمًا أفضل." أضافت زوقي.

نُشرت نتائج هذه الدراسة تحت عنوان "Random textured interfaces for efficiency enhancement of perovskite solar cells" في مجلة "Results in Physics"، وشارك في البحث علماء من جامعة تربيت مدرّس وجامعة طهران في إيران.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com

تم تجميع هذه الأخبار القصيرة وإعادة نشرها من للمعلومات من الإنترنت العالمي والشركاء الاستراتيجيين، وهي مخصصة فقط للقراء للتواصل، إذا كان هناك أي انتهاكات أو مشاكل أخرى، فيرجى إبلاغنا في الوقت المناسب، وسنقوم بتعديلها أو حذفها. يُمنع منعًا باتًا إعادة نشر هذه المقالة دون إذن رسمي. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com

المنتجات ذات الصلة

نظام تتبع Tianzhi Ⅱ - Arctech Solar Holding Co., Ltd.
المحرك الرئيسي البحري من سلسلة TBD234 - HENAN DIESEL ENGINE INDUSTRY CO., LTD.
آلة إدارة المحطة PRS-7910 - CYG SUNRI CO., LTD.
محول من النوع الجاف المصبوب في الفراغ باستخدام راتنج الإيبوكسي - Hainan Jinpan Smart Technology Co., Ltd.
كابلات كهربائيّة مصنوعة من سبائك الألومنيوم ذات العناصر الأرضية النادرة - Sichuan Tiancheng Mingchao Cable Co., Ltd.
مصدر طاقة IGBT لإنتاج الهيدروجين - تبريد بالهواء عالي الطاقة - Beijing Zhengzhuo EngineeringTechnology Co., Ltd.
جهاز عزل محكم الغلق ESP القابل لإعادة التدوير ب690W - WEIQIXIN Petroleum Machinery(Tianjin) Co., Ltd.
FR2000H 2.15MWh نظام تخزين الطاقة في حاويات بطول 20 قدمًا (التبريد بالهواء) - Jiangyin Furen High-tech Co., Ltd.
سلسلة YE3(IE3) من المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور - Shandong Lijiu Electrical Machinery Co., Ltd.
أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ غير الملحومة - Tsingshan Steel Pipe Co., Ltd.
أجهزة كشف الغازات القابلة للاشتعال في المنزل - سلسلة SD6101 - SiChuan Shield Technology Co., Ltd.
صمام الحجاب الحاجز - Sufa Technology Industry Co., Ltd., CNNC.
قراءات ذات صلة
أويستر رينيوابل توقّع اتفاقية توريد طاقة هجينة من الرياح والطاقة الشمسية بقدرة 25.2 ميجاواط مع كوتش كيميكال
2026-08-25
النرويج تضيف 43 ميغاواط من الطاقة الشمسية الجديدة خلال الفترة من يناير إلى يوليو
2026-08-25
المجلس الوطني الإيطالي للبحوث يطلق بلاطة كهروضوئية ثنائية الوجه بتقنية تقسيم الطيف رباعية الأطراف
2026-08-25
دراسة من جامعة خاين الإسبانية: الألواح الشمسية شبه الشفافة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور تخفض احتياجات المياه في البيوت المحمية بأكثر من 60%
2026-08-25
إطلاق عاكس البطاريات الجديد من كوستال بقدرة 25 كيلوواط
2026-08-25
Zelestra تشغّل محطة للطاقة الشمسية في ألمانيا بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 28,700 ميغاواط/ساعة
2026-08-25
شركة Insolation Green Energy تحصل على خطابات منح مشروع الطاقة الشمسية بقدرة 99 ميجاوات من MSEDCL
2026-08-25
GameChange Energy تنجز أعمال التشغيل لنظام تتبع شمسي بقدرة 23 ميجاواط في نيوزيلندا
2026-08-25
شركة الطاقة الأوروبية تبدأ بناء نظام تخزين طاقة بالبطاريات بقدرة 40 ميجاواط/80 ميجاواط ساعة في أستراليا
2026-08-25
محكمة RERC الهندية تقر بحق شركة رينيو في تعويض ضريبة السلع والخدمات عن مشروعها الشمسي بقدرة 375 ميجاواط
2026-08-24