جامعة موناش الأسترالية تطور خلية شمسية ترادفية خالية من الإنديوم بكفاءة 31%

أخبار ar.wedoany.com، طور فريق بحثي دولي بقيادة جامعة موناش (Monash University) خلية شمسية ترادفية خالية من الإنديوم بحجم تجاري، حيث استُخدم أكسيد القصدير بديلاً عن معدن الإنديوم النادر. وقد حققت هذه الخلية كفاءة معتمدة بلغت 31% على وحدة مصغرة بمساحة 207.9 سنتيمترًا مربعًا. يهدف هذا التقدم التصنيعي إلى خفض تكاليف إنتاج الألواح الشمسية عالية الكفاءة.

نُشرت نتائج البحث في مجلة "ساينس" (Science)، وعرضت أول خلية شمسية ترادفية عالية الأداء وخالية من الإنديوم من فئة البيروفسكايت بحجم تجاري. وأوضح الباحثون أن استبدال أكسيد القصدير بأكاسيد قاعدتها الإنديوم، وهي مادة لا تتجاوز تكلفتها حوالي واحد بالمائة من تكلفة الإنديوم، حافظ في الوقت نفسه على أداء قوي. ومع تزايد الطلب على الطاقة الشمسية، يصبح تقليل الاعتماد على الإنديوم أمرًا بالغ الأهمية، إذ يُستخدم هذا المعدن على نطاق واسع في الإلكترونيات، ويشكل إمداده المحدود تحديًا للإنتاج على نطاق واسع.

صرح البروفيسور يوان تشنغ (Yuan Cheng) من حرم جامعة موناش في سوتشو وقسم علوم وهندسة المواد، بأن هذا الإنجاز يثبت إمكانية تجاوز التكنولوجيا لنطاق الأجهزة المختبرية. وأشار إلى أنه بالنظر إلى أن تكلفة القصدير تبلغ واحدًا بالمائة فقط من تكلفة الإنديوم، فإن هذا الاختراق يفتح نموذجًا ماديًا جديدًا ومسارًا هندسيًا عالي الجدوى للأجهزة الكهروضوئية الترادفية منخفضة التكلفة والمستدامة والقابلة للتوسع، مما يحمل أهمية استراتيجية كبيرة لدفع عجلة التصنيع ونشر الجيل التالي من التكنولوجيا الكهروضوئية فائقة الكفاءة على مستوى التيراواط.

استخدم الباحثون عملية ترسيب البلازما التفاعلي منخفض الضرر لاستبدال الإنديوم بأكسيد القصدير، لإنتاج الخلية الشمسية الترادفية. لم تحقق هذه الخلية كفاءة معتمدة بنسبة 31% على وحدة مصغرة بحجم تجاري فحسب، بل أظهرت أيضًا متانة محسّنة. ووفقًا للفريق، تحملت هذه الأجهزة درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية وأكثر من ثلاثة أشهر من التشغيل في الهواء الطلق، مع الحفاظ على أداء قوي. وأشار البروفيسور تشنغ إلى أن تجاوز كفاءة 30% في وحدات ترادفية بحجم تجاري يُعد علامة فارقة تقنية مهمة.

طور فريق البحث عملية ترسيب البلازما التفاعلي (RPD) لأغشية أكسيد القصدير (SnOx) كطبقة وصل، محققًا كفاءة معتمدة بلغت 33.6% على مساحة 1 سنتيمتر مربع. ومن خلال توسيع نطاق تطبيق RPD-SnOx ليشمل الأقطاب الشفافة الأمامية والخلفية، تم بنجاح تصنيع خلية شمسية ترادفية خالية من الإنديوم، وتم توسيع نطاق هذه التكنولوجيا لتشمل وحدة مصغرة بمساحة 207.9 سنتيمترًا مربعًا، محققة كفاءة معتمدة بلغت 31.0%.

قاد هذه الدراسة البروفيسور يوان تشنغ من جامعة موناش، والبروفيسور شياو هونغ تشانغ (Xiaohong Zhang) والبروفيسور شين بو يانغ (Xinbo Yang) من جامعة سوتشو، والدكتور زي جيا لي (Zijia Li) من شركة تشنت للطاقة الجديدة للتكنولوجيا المحدودة (Chint New Energy Technology Co. Ltd)، بالإضافة إلى باحثين من عدة جامعات وشركاء من صناعة الطاقة الكهروضوئية. نُشرت نتائج البحث في مجلة "ساينس".