علماء يبتكرون خلايا شمسية خالية من الرصاص وصديقة للبيئة

ويتوقع أن يسرع هذا الإنجاز، الذي نشرت نتائجه في مجلة "نيتشر"، أول أمس الأربعاء، من تطبيق الخلايا الشمسية "البيروفسكايتية"، التي تعد من التوجهات الرائدة في تقنيات الطاقة الكهروضوئية من الجيل الجديد، للاستخدامات اليومية.

وأوضح العلماء أن الخلايا الشمسية "البيروفسكايتية" تعتبر من أبرز الابتكارات الواعدة بفضل كفاءتها العالية وتكاليف إنتاجها المنخفضة، غير أن اعتمادها على عنصر الرصاص السام أثار مخاوف بشأن إمكانية استخدامها على نطاق واسع. ومن هنا طور الفريق بديلا خاليا من الرصاص حقق رقما قياسيا في كفاءة تحويل الطاقة بلغ 17.7 في المائة، وهو الأعلى حتى الآن لهذا النوع من الخلايا.

وقال ليانغ جيا، المؤلف المراسل المشارك للدراسة، إن "عنصر القصدير يمثل خيارا مثاليا لأنه متوفر وآمن ومتوافق بدرجة عالية مع تحويل الطاقة الشمسية، ويسهل تصنيعه على نطاق واسع".

وأضاف "ففي حين كانت الخلايا المعتمدة على القصدير سابقا تكافح لتجاوز كفاءة 10 في المائة بسبب سهولة تأكسد أيونات القصدير وعدم استقرار الواجهة بين الطبقات، تمكن فريقنا من إعادة تصميم تلك الواجهة عبر إدخال طبقة جزيئية رقيقة تشكل واجهة متجانسة ذات توافق مثالي في مستويات الطاقة".

كما أوضح أن هذا التصميم الجديد يساعد على تكوين طبقة سفلية فائقة البلل توجه نمو أغشية بيروفسكايتية موحدة وعالية الجودة قائمة على القصدير، مع تقليل العيوب البنيوية.

وأشار ليانغ إلى أن تكلفة المواد الخام للخلايا القائمة على القصدير أقل نظريا بكثير من نظيراتها القائمة على السيليكون، مؤكدا أن هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الطاقة التي تكون على تماس مباشر مع الإنسان.

ومن المتوقع أن تستخدم هذه التقنية للطاقة الكهروضوئية الخضراء على نطاق واسع في المنشآت المدمجة في المباني، والأجهزة القابلة للارتداء، وأسقف المركبات، وأنظمة الطاقة النظيفة خارج نطاق الشبكة.