جامعة كونمينغ للعلوم والتكنولوجيا تحقق كفاءة 27.12% لخلايا البيروفسكايت العكسية و22.25% للوحدات

أخبار ar.wedoany.com، حققت كلية علوم وهندسة المواد بجامعة كونمينغ للعلوم والتكنولوجيا، بقيادة الأستاذين تشن جيانغتشاو ويوي يوي، وبالتعاون مع عدة جامعات وشركات، تقدمًا تقنيًا في ضبط الواجهة السفلية المدفونة لخلايا الشمسية البيروفسكايتية العكسية. وبعد اعتماد جهة خارجية موثوقة، بلغت كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلية الواحدة صغيرة المساحة 27.12%، واستقرت كفاءة تحويل الوحدة الكهروضوئية كبيرة المساحة (655.2 سم مربع) عند 22.25%، مما قلص بشكل كبير الفجوة في الأداء بين الأجهزة المخبرية والوحدات المنتجة تجاريًا.

تتميز خلايا البيروفسكايت العكسية، التي تستخدم طبقة أحادية الجزيئات ذاتية التجميع كطبقة نقل ثقوب، بمزايا التصنيع في درجات حرارة منخفضة وانخفاض التكلفة، مما يجعلها اتجاهًا رئيسيًا في صناعة الطاقة الكهروضوئية. إلا أن مشاكل مثل سهولة تكتل الجزيئات ذاتية التجميع، وعدم تجانس تشكل الطبقة الرقيقة، وكثرة العيوب في قاع طبقة البيروفسكايت الرقيقة، وضعف الالتصاق، والإجهاد المتبقي عند الواجهات، تحد من الإنتاج على نطاق واسع لهذه التقنية.

اقترح فريق البحث استراتيجية تنظيم تعاوني بين المضيف والضيف فائقة الجزيئية اللينة، حيث تم إدخال جزيئات ضعيفة القاعدية لويس لتعديل الواجهة السفلية المدفونة. وبفضل بنيتها التجويفية الشبيهة بالوعاء، تحقق هذه الجزيئات أربع وظائف رئيسية في آن واحد: نشر متجانس للطبقة الرقيقة ذاتية التجميع لإزالة مسارات التسرب الكهربائي؛ سد عيوب الواجهة عبر التناسق مع المجموعات الوظيفية لتقليل فقدان الطاقة الكهربائية؛ تخفيف الإجهاد الداخلي الناتج عن التمدد والانكماش الحراري بفضل هيكلها المرن؛ ربط طبقة نقل الثقوب بطبقة البيروفسكايت الماصة للضوء عبر روابط كيميائية ثنائية الاتجاه لكبح هجرة الأيونات.

أظهرت بيانات اختبارات المتانة أن الجهاز احتفظ بنسبة 97.4% من كفاءته الأولية بعد التعرض المستمر لأشعة الشمس القياسية لمدة 2125 ساعة؛ وبعد 2000 ساعة من التقادم في بيئة رطبة حارة (85 درجة مئوية ورطوبة 85%)، حافظ الأداء على 90.7% من مستواه الأصلي، مما أدى إلى تحسين نقطة الضعف في استقرار خلايا البيروفسكايت.

أكمل فريق البحث، بالتعاون مع شركات الطاقة الكهروضوئية، تصنيع وحدات كبيرة المساحة. تتوافق عملية التعديل بأكملها مع معدات الطلاء الحالية للإنتاج الضخم، ولا تتطلب تعديلات كبيرة على خطوط الإنتاج، مما يجعل تكلفة التطبيق في المتناول. يمكن تطبيق هذه التقنية في مجالات مثل الجدران الستارية الشفافة نصف الشفافة المدمجة في المباني الكهروضوئية، وأجهزة الشحن المحمولة المرنة، وألواح السيارات الكهربائية المثبتة على المركبات، والخلايا الترادفية من البيروفسكايت/السيليكون.