خلايا البيروفسكايت: ثورة علمية في مجال الطاقة الشمسية تُعتبر الطاقة الشمسية واحدةً من أهم مصادر الطاقة المتجددة ، التي تؤدي دورًا بارزًا في تحقيق الاستدامة البيئية، وتلبية احتياجات الطاقة النظيفة المتزايدة للمجتمعات الحديثة.
كشف علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) في دراسة بحثية نشرت في المجلة العلمية الشهيرة نيتشر (Nature) عن استراتيجية جديدة في تصميم خلايا البيروفسكايت الشمسية تعمل على إطالة عمرها الافتراضي ورفع كفاءتها إلى مستويات تقارن بخلايا السيليكون الشمسية الأكثر تكلفة.
تتمتع خلايا البيروفسكايت الشمسية بآفاق تطبيقية واسعة في مجال الطاقة, بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح, محطات الطاقة الشمسية, أجهزة شحن الطاقة الشمسية المحمولة, إمدادات الطاقة للمنطقة النائية, المجالات البحرية والطيران, إلخ.
تُعتبر النتائجُ السابقةُ مشجعةً للغاية، ولكن علينا ألَّا ننسى أنَّ هناك ما يزيد عن 8000 ساعةٍ في العامِ الواحدِ؛ لذا فهناك حاجَةٌ إلى إجراء اختبارات أطول؛ لتحديد مدى تحمل هذه الخلايا الجديدة للعمل الإضافيّ، وسيكون من السابق لأوانه القول بأنَّ خلايا البيروفسكايت تتمتع بالاستقرار نفسه الذي نجده في ألواح السيليكون.
يمكن تقسيم البيروفسكايت إلى نوعين: المتكافئ وغير المتكافئ. الصيغة العامة هي نفسها المعروفة ب ABX3, إذ يمثل الجزء A بعناصر ك:Ca2+, Mg2+, Ba2+, Na+, K أو غيرها من العناصر، أما الجزء B فيمثل بعناصر ك:Nb5+, Ti4+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, Ca2+, Na+ وغيرها من العناصر.
مِن هنا، انطلق ماكغي ومعاونوه لإيجاد طريقة جديدة لطلاء البيروفسكايت على الألواح الزجاجية بشكل يمنع تفاعل المادة مع الهواء، ووجدوا أنَّ إضافةَ مُركب فورمات ثنائي ميثيل الأمونيوم “DMAFo” إلى محلول البيروفسكايت قبل الطلاء يمكن أنْ يمنعَ عمليةَ التأكسد.
أظهرت خلايا البيروفسكايت الشمسية تقدماً ملحوظاً في السنوات الأخيرة، مع زيادات سريعة في كفاءة التحويل الضوئي - الكهربائي، من كفاءة تقارب 3٪ في عام 2006 إلى كفاءة تزيد عن ٢٥% اليوم، بالإضافة إلى كونها مرنة وشفافة ما يسهل ...
يشهد المؤتمر مناقشة سبل تعزيز موثوقية تقنية خلايا البيروفسكايت الشمسية، والأشواط التي تم قطعها لزيادة قدرتها على التحمل وتحسين استقرارها، علاوة على الدراسات الأساسية حول عمليات التدهور على نطاق النانو، وتصميم خلية ...
خلايا البيروفسكايت الشمسية: البيروفسكايت هو معدن طبيعي أثار الكثير من الضجة في مجال صناعة الطاقة الشمسية، وتتمتع الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بكفاءة تفوق خلايا السيليكون ...
بالإضافة إلى ذلك، يمكن ضبط خلايا البيروفسكايت لتلتقط الضوء من أجزاء من الطيف الشمسي لا تستطيع خلايا السيليكون التقاطها.
على سبيل المثال، قد تفقد بعض خلايا البيروفسكايت حوالي 80% من كفاءتها خلال عامين فقط، في حين أن خلايا السيليكون تأتي بضمان لمدة 25 عامًا مع انخفاض بسيط في الكفاءة لا يتجاوز 8% على مدار فترة الضمان.
البيروفسكايت أو ما يعرف باسمها الأصلي باللغة الانكليزية Perovskite تُعدّ في يومنا هذا واحدة من أهم التقنيات الحديثة المتبعة في تصنيع الخلايا الشمسية.
يشهد المؤتمر مناقشة سبل تعزيز موثوقية تقنية خلايا البيروفسكايت الشمسية، والأشواط التي تم قطعها لزيادة قدرتها على التحمل وتحسين استقرارها، علاوة على الدراسات الأساسية حول عمليات التدهور على نطاق النانو، وتصميم خلية ...
وبفضل مرونتها العالية، تتيح خلايا البيروفسكايت مجالًا واسعًا للتطبيقات التي يمكن نشرها فيها. أخيراً، من المتوقع أن تحقق هذه الخلايا قدرات طاقية أكبر من نظرائها السيليكونية، نظرًا لقدرتها ...
كشف علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) في دراسة بحثية نشرت في المجلة العلمية الشهيرة نيتشر (Nature) عن استراتيجية جديدة في تصميم خلايا البيروفسكايت الشمسية تعمل على إطالة ...
تخطط الشركات لوضع طبقة من البيروفسكايت على الخلايا الشمسية الأخرى لصنع خلايا البيروفسكايت الترادفية ذات البنية الأكثر استقراراً، وذلك باستخدام تقنيات التبخر أو الطباعة (مثل الحبر على الصحف) وحتى "الطلاء بالدوران ...
خلايا "البيروفسكايت" المرنة: كيف سيقود الابتكار الياباني ثورة الطاقة النظيفة في العالم؟ ... للمعهد الوطني ...
بعد أن تعرفنا في المقال السابق على مادة البيروفسكايت وأهميتها وكفاءة تحويل الطاقة فيها انقر هنا للاطلاع عليها, سنتابع في هذا المقال التعرّف على كيفية تصنيع خلايا بيروفسكايت الكهروضوئية, و ...
تضم خلايا البيروفسكايت في تصميمها القصدير أو الرصاص, وهي مواد جيدة لتصنيع الخلايا الشمسية الكهروضوئية, وتعتبر ذراتها مثالية لتكوين جزيئات مع ذرات أخرى للحصول على مواد أنصاف نواقل, يمكن ...
برزت خلايا البيروفسكايت الشمسية كابتكار رائد في مجال الطاقة المتجددة، واعدة بإحداث ثورة في تكنولوجيا الطاقة الشمسية وتسريع انتقالنا نحو مستقبل مستدام. وقد استحوذت هذه المواد الرائعة، التي سُميت على اسم عالم المعادن ...
ما هي خلايا البيروفسكايت الشمسية؟? ظهور ألواح البيروفسكايت الشمسية; مقارنة البيروفسكايت بالألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون; تطبيقات خلايا البيروفسكايت الشمسية
الخلايا الكهروضوئية المترادفة من البيروفسكايت والسيليكون وقد أظهرت تحسينات سريعة في الكفاءة، تصل إلى أكثر من 25% في الإعدادات المعملية، وهي قابلة للمقارنة بأفضل خلايا السيليكون.
محمد الحداد طوّر مهندسون في جامعة واشنطن ما يعتقدون أنه أشباه موصلات أكثر ثباتا وأقل سمية للتطبيقات الشمسية باستخدام مادة البيروفسكايت الجديدة، وفق دراسة نشرت يوم 26 يوليو/تموز بمجلة "كيمستري ...
وقد حققت خلايا البيروفسكايت الشمسية ذات المساحة الصغيرة كفاءة تحويل بنسبة 28% في يونيو/حزيران الماضي، واعتُمِدَت لدى جداول كفاءة الخلايا الشمسية المعتمدة دوليًا، متجاوزةً خلايا السيليكون التقليدية لأول مرة.
وتتّسم خلايا البيروفسكايت الشمسية المذكورة بكونها خفيفة الوزن للغاية وشبه ثنائية الأبعاد، ولديها القدرة على إنتاج كهرباء غير مسبوقة تصل إلى 44 واط/غرام وبمستوى عالٍ نسبيًا من الاستقرار.
باتت خلايا البيروفسكايت الشمسية قاب قوسين من تحويل حلم توليد الكهرباء النظيفة في الفضاء، إلى واقع بعد أن ظل يراود خيال العلماء لسنوات طويلة.. وفي يوليو/تموز من عام 2023، أعلن باحثون من جامعة سيدني الأسترالية توصلهم إلى ...
يقول الدماصي لشبكة SciDev : "توصلت الفرق البحثية إلى إنتاج خلايا شمسية من (البيروفسكايت) تعمل بكفاءة حتى عمر 10 سنوات، ولا يزال هذا العمر أقل بنحو 10 سنوات من عمر خلايا السيليكون".
وتتألف خلايا البيروفسكايت الشمسية الكهروضوئية من عدّة طبقات، وتكون الطبقة الماصة للضوء من مادة البيروفسكايت، وهي عبارة عن مركّب معدني يحتوي على الأكسجين والكالسيوم والتيتانيوم.
بينما تتمتع خلايا السيليكون بكفاءة تصل إلى حوالي 21٪ ، فإن خلايا البيروفسكايت المعلية لها كفاءات تصل إلى 25.7٪ لتلك التي تعتمد على البيروفسكايت وحده، وما يصل إلى 31.25٪.
واحدة من أهم التقنيات التي أحرزت تقدماً كبيراً من حيث الإنتاج والمردود هي خلايا البيروفسكايت (Persovskite) والتي سنتعرف إليها في هذه السّلسلة من المقالات والتي تبدأ بهذا المقال.
أنجزت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست" السعودية دراسة بحثية في تصميم خلايا البيروفسكايت الشمسية تعمل على إطالة عمرها الافتراضي ورفع كفاءتها إلى مستويات تقارن بخلايا السيليكون الشمسية الأكثر تكلفة.
وعند تقييم الأداء، وجد علماء جامعة سنغافورة الوطنية أن خلايا البيروفسكايت الشمسية المدمجة مع السيانات يمكنها تحقيق جهد أعلى يبلغ 1.422 فولت مقارنة بـ1.357 فولت لخلايا البيروفسكايت الشمسية التقليدية، مع انخفاض كبير في ...
ترسم خلايا البيروفسكايت الشمسية مستقبلًا جديدًا في مسار توليد الكهرباء النظيفة التي تُعد الرقم الصعب في معادلة الحياد الكربوني وتحقيق أمن الطاقة للدول.