أخبار ar.wedoany.com، قام باحثون في جامعة كاوناس التكنولوجية (KTU) في ليتوانيا بتصنيع مادة شبه موصلة عضوية جديدة، مما مكّن خلايا البيروفسكايت الشمسية من تحقيق كفاءة تحويل للطاقة الضوئية الداخلية بلغت 37.0%، متجاوزة أداء ألواح الطاقة الشمسية التقليدية المثبتة على الأسطح في ظل ظروف الاختبار القياسية.
يهدف هذا البحث إلى استغلال الطاقة الضوئية المهملة في البيئة، مثل الضوء الصادر عن مصابيح المكاتب، وشاشات الهواتف المحمولة، والنوافذ. عادةً ما يتم امتصاص هذه الأشعة بواسطة الجدران والأثاث والأرضيات دون توليد أي طاقة كهربائية. يمكن للخلايا المصنوعة من هذه المادة تزويد مليارات من مستشعرات إنترنت الأشياء والأجهزة الإلكترونية الصغيرة بالطاقة، مما يقلل الاعتماد على البطاريات التي تتطلب استبدالًا متكررًا.
يتمثل التقدم الرئيسي في عمل الدكتورة أستا دابوليني (Asta Dabulienė)، الباحثة الكبيرة في مجموعة الكيمياء المواد بجامعة KTU، التي قامت بتصنيع سلسلة جديدة من مشتقات الثيازولو[5,4-d]ثيازول (thiazolo[5,4-d]thiazole derivatives). صُممت هذه المواد شبه الموصلة العضوية لتعمل كطبقة ناقلة للثقوب داخل خلايا البيروفسكايت الشمسية، وهي المسؤولة عن نقل حاملات الشحنة الموجبة بشكل انتقائي مع حجب الإلكترونات، مما يقلل من خسائر إعادة الاتحاد ويرفع كفاءة الخلية.
أوضحت الدكتورة دابوليني أن أشباه الموصلات المثالية لنقل الثقوب يجب أن تتمتع بحركة عالية للثقوب ومحاذاة جيدة لمستويات الطاقة مع الطبقات المجاورة. أحد المركبات التي تجمع بين جزء مانح من ثلاثي فينيل أمين يمتلك الخصائص الهيكلية اللازمة للعمل بكفاءة في ظل ظروف الإضاءة الداخلية.
استخدم باحثون من جامعة مينغ تشي للتكنولوجيا في تايوان أشباه الموصلات التي طورتها KTU لتصنيع خلايا بيروفسكايت شمسية محسّنة للاستخدام الداخلي. تحت إضاءة LED بدرجة حرارة لونية 3000 كلفن وشدة إضاءة 1000 لوكس (ما يعادل سطوع مكتب مضاء جيدًا)، حققت الخلية كفاءة تحويل طاقة بلغت 37.0%. للمقارنة، تبلغ كفاءة ألواح السيليكون الشمسية التجارية النموذجية في ظل ظروف الاختبار الخارجية القياسية حوالي 20% إلى 22%. تجدر الإشارة إلى أن الخلايا الداخلية والخارجية تعمل تحت شدة إضاءة مختلفة، وبالتالي لا يمكن مقارنة قيم الكفاءة بشكل مباشر.
يعد هذا الإنجاز ثمرة تعاون بين ثلاثة فرق بحثية من ثلاث قارات. قامت جامعة KTU في ليتوانيا بتصنيع وتوصيف أشباه الموصلات العضوية، وتولت جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST) في المملكة العربية السعودية النمذجة النظرية للمركبات الجديدة، بينما قامت جامعة مينغ تشي للتكنولوجيا في تايوان ببناء واختبار الخلايا. أشار البروفيسور غراجوليفيتشيوس (Gražulevičius) من مجموعة الكيمياء المواد بجامعة KTU إلى أن التعاون الدولي يوسع نطاق الإنجازات التي يمكن لأي فريق منفرد تحقيقها. وقد جسد فريقه هذه الفكرة - حيث يضم أعضاء من ليتوانيا وأوكرانيا والهند وباكستان وأرمينيا ومصر ونيجيريا، وحصل على أربعة مشاريع من برنامج "أفق أوروبا" في عام 2024 وحده. يعتقد غراجوليفيتشيوس أنه على الرغم من التحديات التي يفرضها التعاون بين الثقافات المختلفة، مثل فجوات التواصل واختلاف ثقافات العمل وتعقيدات التنظيم، إلا أن تنوع الأفكار الناتج عن الخلفيات المختلفة يمكن أن يدفع عجلة الابتكار بفعالية.
يشير الباحثون إلى أنه يمكن دمج خلايا البيروفسكايت الكهروضوئية الداخلية مباشرة في الهواتف المحمولة، ومستشعرات المنازل الذكية، والأجهزة الإلكترونية الصغيرة، مما يمكنها من جمع الضوء المحيط بدلاً من استهلاك طاقة البطارية. من خلال إطار إنترنت الأشياء، يمكن للطاقة الكهربائية المجمعة أن تنظم تشغيل الأجهزة في الوقت الفعلي، مما يحسن استهلاك الطاقة. يعتبر فريق البحث أن الأداء العالي، والتكلفة المنخفضة، وتعدد الاستخدامات هي معايير يجب أن تستوفيها أي حلول كهروضوئية داخلية قابلة للتطبيق تجاريًا. تتمثل الخطوة التالية في توسيع نطاق إنتاج المواد لتقريبها من مرحلة تصنيع الأجهزة.
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
