ألمانيا تطور ألواحًا شمسية عضوية شبه شفافة بكفاءة 9.26%

أخبار ar.wedoany.com، أعلن معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer ISE) وجامعة فرايبورغ عن نتائج أبحاثهما في تطوير ألواح شمسية عضوية شبه شفافة. صُنعت الألواح باستخدام عمليات قابلة للتوسع في التصنيع الصناعي، بأبعاد 14.5 سم × 14.5 سم ومساحة إجمالية تبلغ نحو 210 سم²، بمتوسط شفافية يصل إلى 43.2%، وبأعلى كفاءة تحويل للطاقة الضوئية بلغت 9.26%. وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "Joule".

اعتمد فريق البحث على دمج تقنية الترسيب بالرش المهبطي (sputtering) مع تقنية الطلاء بشق القالب (slot-die coating) في تصنيع الألواح، وكلتا التقنيتين تمتلكان أساسًا للتطبيق الصناعي ويمكن توسيعهما لتصنيع ألواح بمساحات أكبر. وتُصنع الطبقة النشطة الضوئية بتقنية الطلاء بشق القالب، مع استخدام نظام مذيبات غير مهلجنة، مما يقلل الاعتماد على المذيبات الخاصة وطرق الترسيب المخبرية عند الانتقال من الأجهزة صغيرة المساحة إلى عمليات الإنتاج المستمرة والواسعة النطاق.

بلغ أعلى معدل نفاذية للضوء المرئي في الألواح شبه الشفافة المُنتجة في الدراسة نحو 50%. كما بلغت أعلى كفاءة استخدام الضوء (LUE) الواردة في الورقة البحثية نحو 4%، وهو مؤشر يستخدم لقياس كل من كفاءة توليد الكهرباء ونفاذية الضوء المرئي في الجهاز في آن واحد. ومن خلال ضبط الطبقة الماصة لأشباه الموصلات العضوية والأقطاب الشفافة، تمكن الفريق البحثي من جعل الألواح تمتص الضوء بشكل أساسي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، مع الإبقاء على نسبة عالية من نفاذية الضوء المرئي.

إلى جانب الألواح الصلبة، تحقق الفريق أيضًا من جدوى نفس مسار التصنيع على ركائز مرنة. فقد أظهرت الألواح المرنة 1275 دورة انحناء حول قضيب اختبار يبلغ قطره نحو 15 ملم دون ملاحظة أي تدهور في الأداء. كما استخدم الباحثون التصوير الحراري بقفل الطور والتصوير بالاستضاءة الكهربائية لفحص الدوائر القصيرة الموضعية والعيوب الناتجة عن تكبير عملية التصنيع، وذلك لتحديد المناطق التي تؤثر على اتساق أداء الألواح كبيرة المساحة.

يحدد معهد Fraunhofer ISE هذه التقنية بوضوح في تطبيقات الخلايا الشمسية المدمجة في المباني (BIPV) والخلايا الشمسية الزراعية وغيرها من التطبيقات التي تتطلب خصائص النفاذية الضوئية. وتُعد النتائج المنشورة حاليًا ضمن مرحلة تطوير الألواح والتحقق من عمليات التصنيع، ولم يتم الإعلان عن خطوط إنتاج تجارية أو طاقات إنتاجية أو مواعيد للإنتاج الضخم أو ترتيبات اعتماد المنتج.