Source: saudigazette.com.sa
نظرًا لأن الاتجاهات العالمية للاستدامة والطاقة النظيفة تؤثر على كيفية تعاملنا مع استراتيجيات الطاقة نحو مستقبل أكثر اخضرارًا للكوكب ، فإن التقنيات المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية هي مجالات تركيز رئيسية للبحث. في مجال تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، اكتسب المجال الناشئ لخلايا بيروفسكايت الشمسية (PSCs) شعبية خلال العقد ونصف العقد الماضيين.
ومع ذلك ، في مجال تهيمن عليه خلايا السيليكون الشمسية ، يجب أن تلبي التكنولوجيا الجديدة نسبيًا للخلايا الشمسية من البيروفسكايت ، إلى جانب توفير كفاءات تحويل عالية للطاقة (PCEs) ، متطلبين أساسيين آخرين ليتم تسويقهما بنجاح: الاستقرار وقابلية التوسع.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
- اختبار حرارة الرطوبة هو اختبار سريع وصارم للشيخوخة البيئية ، ويهدف إلى تحديد قدرة الألواح الشمسية على تحمل التعرض لفترات طويلة لاختراق الرطوبة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة.
يتم إجراء الاختبار لمدة ساعة واحدة 000 في بيئة محكومة بنسبة رطوبة 85 بالمائة و 85 درجة مئوية. من المفترض أن يكرر عدة سنوات من التعرض الخارجي وتقييم عوامل مثل التآكل والتفريغ.
تتماشى قسوة الاختبار مع متطلبات تسويق التكنولوجيا الكهروضوئية (PV) التي تحتاج إلى تغطية من 25 إلى 30 عامًا من الضمان لوحدات - السيليكون البلورية التقليدية. لاجتياز الاختبار ، يجب أن تحافظ الخلية الشمسية على 95 بالمائة من أدائها الأولي.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
هذه الثغرة في أفلام البيروفسكايت ثلاثية الأبعاد هي التي تسمح بالتسلل غير المرغوب فيه لعوامل الغلاف الجوي وتوفر مرونة محدودة ضد الحرارة. الحل الذي توصل إليه باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية هو هندسة وإدخال طبقات تخميل بيروفسكايت ثنائية الأبعاد - لتعزيز كفاءات تحويل الطاقة و PSCs في نفس الوقت.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
ولكن ، على عكس رقاقات السيليكون ، يمكن طلاء البيروفسكايت مباشرة على ركيزة زجاجية ، باستخدام محلول سلائف. يتكون المحلول من مذيب يتبلور في حالة صلبة.
تتمثل إحدى المزايا المهمة في أنه يمكن تصنيع المواد الأولية دون الحاجة إلى مرافق باهظة الثمن وبيئات مكثفة للطاقة - تزيد عن 1 ، 000 درجة ، وهو أمر نموذجي لمعظم أشباه الموصلات التقليدية مثل السيليكون.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
التحدي المتبقي ، بعد الأداء والاستقرار ، هو التوسع. تركز معظم تطبيقات الخلايا الشمسية على قطاعات - المرافق وألواح الأسطح. في حين أن هذا الأخير ليس بارزًا في المملكة العربية السعودية ، فإن المشاريع الكبيرة التي يتم تنفيذها في المملكة تشمل حقول الطاقة الكهروضوئية الكبيرة في الصحراء.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
