خلايا الطاقة البيروفسكايت يمكن أن تحدث ثورة في سوق الطاقة الشمسية

سيشهد سوق الطاقة الشمسية قريبًا ثورة جذرية بفضل الأبحاث الجديدة التي ستشهد حصاد خلايا البيروفسكايت الشمسية. والعلماء متحمسون للغاية لهذا الأمر لأن هذه الخلايا ليست سهلة الإنتاج فحسب، بل إنها منخفضة التكلفة أيضًا.

وهذا لا يؤثر على كفاءتها أيضًا، فالخلايا فعالة للغاية في تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء. هذه العوامل مجتمعةً ستقطع شوطاً طويلاً في تعزيز المؤسسات التجارية التي تعتمد على حلول الطاقة البديلة.

وقد حاول البروفيسور آرون والش قائد مجموعة تصميم المواد إلقاء بعض الضوء على هذا التطور الجديد. وهو يعتقد أن "البيروفسكايت الهجين هو تطور مثير لأبحاث الطاقة الشمسية. هذا المجال يتقدم بسرعة، ولكن الأجهزة تتطور بسرعة أكبر من فهمنا الأساسي لكيفية عملها."

تحاكي البيروفسكايت بنية بلورية في معدن طبيعي تم اكتشافه في روسيا عام 1839 يسمى "البيروفسكايت"؛ ويتم تحقيق ذلك من خلال الكيمياء العضوية وغير العضوية. وقد ساعد أكبر كمبيوتر عملاق في المملكة المتحدة الباحثين في باث على تقليد المادة الكيميائية وصولاً إلى الخصائص الفعلية لمادتها.

يشرح فريدريكو بريفيو في أول منشور لـ Physical Review B في أول منشور له كجزء من التدريب الأولي لباث DESTINY في باث سبب قدرة هذه الخلايا على امتصاص أشعة الشمس الشديدة. ويكشف عن أن التفاعل الميكانيكي الكمي بين الإلكترونات وحركتها السريعة في هذه المادة يعزز من مستوى امتصاصها لأشعة الشمس.

ويوضح الدكتور جارفيست فروست في منشوره الثاني كجزء من اتحاد EPSRC لمادة الطاقة في مجلة Nano Letters، النظام الذي تنتج به هذه المادة الكهرباء من خلال ضوء الشمس. وهذا يختلف عن الخلايا الشمسية السابقة في الغالب بسبب نقص الجزيئات العضوية في معادن البيروفسكايت هذه.

ويعتقد النقاد أن حصاد 1% من أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء في المملكة المتحدة سيكون كافياً لتلبية الطلب الحالي على الطاقة. ويأتي ذلك أيضًا بمثابة إغاثة للبيئة التي تواجه التلوث أثناء حصاد ونقل الوقود البديل.

وتشير الدراسات الحديثة إلى إمكانية تحقيق كفاءة تصل إلى 20% من خلال استخدام هذه الخلايا الشمسية الجديدة باستخدام البيروفسكايت. ولا بد أن يؤدي هذا الابتكار من خلال هذه التكنولوجيا إلى تعزيز الطاقة الشمسية في المملكة المتحدة التي ستنافس بسهولة الوقود الأحفوري المفضل حاليًا.

وستحصل الخلايا الشمسية التجارية الحالية المصنوعة من السيليكون على خلايا السيليكون الشمسية التجارية قريبًا على فرصة الحصول على أموالها من هذا الابتكار. وذلك لأن البيروفسكايت تعد بكفاءات عالية من الطاقة الشمسية التي سيتم إنتاجها بتكلفة أقل وبكميات كبيرة مقارنة بسابقتها.