كفاءة خلايا شمسية ترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية في جامعة نانجينغ الصينية تبلغ 27.35%

2026-09-15 14:48
المفضلة

أخبار ar.wedoany.com، تمكن باحثون في جامعة نانجينغ (Nanjing University) من تصنيع خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية، تعتمد خليتها الفرعية العضوية السفلية على مستقبل منخفض فجوة النطاق (LBG)، مما يعزز امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) ويقلل فقدان الجهد في الوقت نفسه.

وقال تشنغ تشينغدونغ (Qingdong Zheng)، المؤلف المراسل للورقة البحثية، إن أحد العوامل الرئيسية التي تحد من كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية هو انخفاض كثافة التيار الضوئي الناتج عن الخلية الفرعية العضوية منخفضة فجوة النطاق مقارنة بالخلية الفرعية من البيروفسكايت واسعة فجوة النطاق (WBG). وينشأ هذا الخلل في التيار الضوئي أساساً من التداخل الكبير بين طيفي الكفاءة الكمية الخارجية (EQE) للخليتين الفرعيتين قرب حد امتصاص طبقة البيروفسكايت. لذلك، فإن تطوير مستقبلات عالية الكفاءة للأشعة تحت الحمراء القريبة أمر بالغ الأهمية لتقليل التداخل الطيفي وتحسين مطابقة التيار الضوئي والارتقاء في نهاية المطاف بأداء الجهاز الترادفي.

ووفقاً للباحثين، فقد طورت أبحاث سابقة عبر استراتيجيات الهندسة الجزيئية عدة مستقبلات غير فوليرينية (NFA) لتعزيز امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة في الخلايا الشمسية العضوية منخفضة فجوة النطاق، وقد حققت الأجهزة الترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية كفاءة تحويل طاقة معتمدة تتراوح بين 22.0% و26.4%.

ولرفع الكفاءة أكثر، صمم الفريق واصطنع مستقبلاً غير فوليريني جديداً هو Zh-F بفجوة نطاق ضوئية تبلغ 1.23 eV. ويعتمد هذا المستقبل على نواة هيتروهيبتاسين (heteroheptacene) قوية الإمداد الإلكتروني، بهدف تضييق فجوة النطاق الضوئية ومد امتصاص الضوء إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة.

ولتقليل فقدان الجهد وتحسين الاستجابة الضوئية عند الأطوال الموجية الطويلة، دمج الباحثون Zh-F مع BTP-eC9، وهو مستقبل غير فوليريني عالي الأداء من عائلة أشباه الموصلات العضوية Y. واقترن المستقبلان مع المانح البوليمري PM6 لتكوين وصلة غير متجانسة ثلاثية تحقق امتصاصاً ضوئياً تكاملياً وترفع كفاءة الاستفادة الطيفية.

وبذلك حققت الخلية الشمسية العضوية الثلاثية PM6:BTP-eC9:Zh-F كفاءة تحويل طاقة بلغت 19.84%، وجهد دائرة مفتوحة 0.853 V، وكثافة تيار دائرة قصيرة 29.00 mA cm⁻²، مع انخفاض فقدان الجهد إلى 0.510 V.

وقال تشنغ تشينغدونغ إن إدخال Zh-F في نظام PM6 يعزز في آن واحد جمع فوتونات الأشعة تحت الحمراء القريبة ونقل الشحنة وانفصال الإكسيتونات وحركية إعادة التركيب، ويكبح فقدان الجهد، مما يجعله مناسباً جداً للاستخدام في الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية.

وتشكل هذه الخلية العضوية مع خلية البيروفسكايت العلوية بنية ترادفية. وحققت خلية البيروفسكايت العلوية كفاءة تحويل طاقة بلغت 19.45%، وجهد دائرة مفتوحة 1.32 V، وكثافة تيار دائرة قصيرة 17.63 mA cm⁻²، ومعامل امتلاء 83.65%.

وبنى الباحثون خلية ترادفية أحادية القطعة من البيروفسكايت والمواد العضوية على ركيزة من الزجاج وأكسيد الإنديوم والقصدير (ITO). وتتكون خلية البيروفسكايت العلوية من طبقة نقل الثقوب (HTL) من أكسيد النيكل (NiOₓ)، وطبقة أحادية الجزيء ذاتية التجميع (SAM) من Ph-4PACz، وطبقة امتصاص من البيروفسكايت واسعة فجوة النطاق، وطبقة نقل الإلكترونات (ETL) من فوليرين باكمينستر (C₆₀).

وتربط طبقة الربط البيني المركبة بين الخلية الفرعية الأمامية من البيروفسكايت والخلية الفرعية الخلفية العضوية منخفضة فجوة النطاق كهربائياً. وتشمل الخلية العضوية طبقة انتقاء الثقوب Ph-2PACz، وطبقة امتصاص ضوئي عضوية نشطة، وطبقة نقل إلكترونات قائمة على المادة البينية PDIP من بيريلين ثنائي الإيميد، وقطب تلامس معدني من الفضة (Ag).

ويشكل الهيكل المذكور جهازاً ترادفياً أحادي القطعة ثنائي الطرف من البيروفسكايت والمواد العضوية: إذ تجمع الخلية الأمامية من البيروفسكايت الفوتونات الأعلى طاقة، بينما تمتد الخلية الخلفية العضوية بحصاد الضوء إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة.

وتحت ظروف الإضاءة القياسية، حققت هذه الخلية الترادفية كفاءة تحويل طاقة بلغت 27.35%، وجهد دائرة مفتوحة 2.16 V، وكثافة تيار دائرة قصيرة 15.35 mA cm⁻²، ومعامل امتلاء 82.39%. وبالمقارنة، بلغت كفاءة الجهاز الترادفي المرجعي الذي يستخدم مستقبلات تقليدية 25.69%.

وقال تشنغ تشينغدونغ إن الجهاز الترادفي حقق كفاءة معتمدة بلغت 26.88%، وهي أعلى كفاءة موثوقة بين الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية التي أُبلغ عنها. وإلى جانب الكفاءة، أظهر الجهاز غير المغلف استقراراً جيداً، إذ حافظ على 80% من أدائه الأولي بعد نحو 744 ساعة من الإضاءة الشمسية المستمرة.

ونُشرت النتائج ذات الصلة تحت عنوان «تحقيق كفاءة 27.35% في خلايا شمسية ترادفية من البيروفسكايت والمواد العضوية عبر تحسين امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة بمستقبل منخفض فجوة النطاق» في مجلة Joule.

وفي يونيو 2025، أعلن باحثون في معهد سنغافورة لأبحاث الطاقة الشمسية (SERIS) أنهم حققوا كفاءة تحويل طاقة بلغت 26.4% بالبنية نفسها.

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

سيراميك العسل المركب - FUJIAN JUNGIE NEW MATERIALTECHNOLOGY CO., LTD.
غشاء أيوني مشبع بالفلور - غشاء سلسلة CM-10N - Guizhou Juneng Century Technology Co., Ltd.
قناة قضبان التوصيل الكثيفة المعزولة بالمعادن المعدنية (قضبان توصيل مقاومة للحريق) - Zhuhai Guangle Electric Busway Co., Ltd.
مقياس تدفق أنبوب فنتوري لمياه التغذية الرئيسية CAP1400 - Jiangsu Hongda Instrument Technology Co., Ltd.
نموذج Y24 - GUANGXI YUCHAI MACHINERY CO., LTD.
محول التوزيع المغمور بالزيت - Hangzhou Qiantang River Electric Group Co., Ltd.
ألواح فولاذية لأوعية الضغط - Wuyang Iron and Steel Co., Ltd.
محول صندوقي -  Shandong Dachi Electric Co., Ltd.
عوازل خزفية معلقة على شكل قرص - DALIAN INSULATOR GROUP T&D CO., LTD.
ضاغط الغاز الطبيعي المدمجة للمنصات البحرية - Chongqing General Industry (Group) Co., Ltd.
مقياس تدفق بفوهة قياسية - Jinggong Automatic Control Instrument Complete Technology Development Company
UT - GoodWe Technologies Co., Ltd.
قراءات ذات صلة
سولاريز إيجيبت المصرية توقّع اتفاقية توسعة للطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 10 ميغاواط لمصنع أسمنت
2026-11-04
إيطاليا: الموافقة لشركة GreenGo على مشروع زراعة شمسية بقدرة 28.5 ميغاواط
2026-11-04
PowerBank الأمريكية تحصل على ترخيص تشغيل لمشروع طاقة شمسية بقدرة 3.26 ميغاواط
2026-11-04
شركة Northern Solar الماليزية تفوز بترسية مشروع لتوريد الطاقة الشمسية مع تخزين البطاريات بقدرة 189 ميغاواط
2026-11-04
الوكالة الاتحادية الألمانية للشبكات تمنح أهلية الدعم لمشاريع طاقة شمسية على الأسطح بقدرة 288 ميغاواط
2026-11-04
تركيا تُكمل مناقصة مشاريع الطاقة الشمسية بقدرة 785 ميغاواط وتحدد الشركات الفائزة
2026-11-04
مجموعة PNE الألمانية تبيع مشروعاً للطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 250 ميغاواط في جنوب أفريقيا
2026-11-03
Capital Dynamics الإيطالية تستحوذ على مشاريع زراعة شمسية بقدرة 249 ميغاواط
2026-11-03
موافقة حكومية على قدرة إنتاجية تبلغ 7.117 غيغاواط من خلايا TOPCon لشركة Avaada الهندية
2026-11-03
اكتمال الأعمال الرئيسية لمشروع الطاقة الكهروضوئية بقدرة 1 غيغاواط في شينجيانغ التابع لشركة النفط الوطنية الصينية بحقل تواها
2026-11-03