طور باحثو جامعة نانيانغ التكنولوجية خلايا شمسية تعتمد على البيروفيسكايت ذات سماكة تعادل جزءًا من عشرة آلاف من شعرة الإنسان. هذه التقنية الجديدة قادرة على توليد الكهرباء من الضوء المنتشر وغير المباشر حتى على الأسطح التي لا تتعرض لأشعة الشمس المباشرة.
نُشرت الدراسة في مجلة ACS Energy Letters. وأوضح الباحثون أن التكنولوجيا تستهدف بشكل خاص مشكلة الظلال التي تواجهها المناطق الحضرية المكتظة.
تهدف إلى تقليل مشكلة الظلال في المدن
في مراكز المدن حيث تحجب المباني العالية أشعة الشمس عن بعضها البعض، لا تعمل الألواح الشمسية التقليدية بكفاءة دائمة. تهدف خلايا البيروفيسكايت الجديدة إلى تقليل هذا القيد من خلال توسيع نطاق إنتاج الطاقة ليشمل أسطحًا أوسع وليس فقط الأسطح العلوية.
تبرز واجهات المباني، نوافذ المكاتب، هياكل السيارات، وزجاج المنازل كأبرز مجالات الاستخدام. وبفضل لونها المحايد، يمكن دمج هذه التقنية في الأسطح دون أن تلفت الانتباه.
لم تُستخدم مذيبات سامة في التصنيع
تم استخدام طريقة التبخير الحراري في عملية التطوير. حيث تم تسخين مادة البيروفيسكايت في غرفة تفريغ حتى تبخرت بفعل تأثير جول، ثم تم ترسيبها على السطح على شكل طبقة رقيقة جدًا.
أنتجت هذه الطريقة طبقات متجانسة بسماكة 10 نانومترات. عدم الحاجة إلى مذيبات كيميائية سامة يجعل عملية التصنيع أنظف بيئيًا وأكثر ملاءمة للاستخدام على نطاق واسع.
تم تطوير نوعين مختلفين من الخلايا
صمم الفريق نوعين من الخلايا الشمسية بتغيير سماكة الطبقة: نوع معتم ونوع شبه شفاف. حقق النوع المعتم كفاءة طاقة تتراوح بين 7% و12%.
أما النوع شبه الشفاف فسمح بمرور 41% من الضوء المرئي وحقق كفاءة 7.6% في توليد الكهرباء. رغم أن هذه النسب أقل من الألواح السيليكونية، إلا أن الباحثين يؤكدون أن الميزة الحقيقية تكمن في زيادة مساحة السطح القابل للاستخدام.
يمكن أن تصبح المباني مراكز لإنتاج الطاقة
حالياً، يتم إنتاج الطاقة الشمسية في المدن غالبًا من خلال حدائق الطاقة الكبيرة خارج المدينة أو الألواح على الأسطح. مع انتشار خلايا البيروفيسكايت فائقة النحافة، يمكن أن تتحول المباني نفسها إلى نقاط إنتاج طاقة.
تتيح هذه الطريقة استخدام الأسطح الزجاجية والواجهات وأسطح المركبات التي لم تكن تُستخدم سابقًا لإنتاج الطاقة، مما يوسع نطاق الطاقة المتجددة داخل المدن بشكل كبير.
