طور باحثو جامعة نانيانغ التكنولوجية خلايا شمسية تعتمد على بيروفسكايت بسمك يعادل جزءًا من عشرة آلاف من شعرة الإنسان. هذه البنية 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 تهدف بشكل خاص إلى تجاوز مشكلة الظلال التي تواجهها المناطق الحضرية المكتظة.
التركيز على 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 البيروفسكايت الجديدة إلى تقليل هذا القيد من خلال توسيع إنتاج الطاقة ليشمل أسطحًا أوسع بكثير وليس فقط الأسطح العلوية.
تبرز واجهات المباني ونوافذ المكاتب وأغطية السيارات وزجاج المنازل كأبرز مجالات الاستخدام. وبفضل اللون المحايد للتكنولوجيا، يمكن دمجها في الأسطح دون لفت الانتباه.
لم تُستخدم مذيبات سامة في التصنيع
تم استخدام طريقة التبخير الحراري في عملية التطوير. تم تسخين مادة البيروفسكايت في غرفة تفريغ حتى تبخرت بفعل تأثير جول، ثم ترسبت على السطح على شكل طبقة رقيقة جدًا.
أنتجت هذه الطريقة طبقات متجانسة بسماكة 10 نانومتر. عدم الحاجة إلى مذيبات كيميائية سامة يجعل التصنيع أكثر نظافة بيئيًا وأكثر ملاءمة للاستخدام على نطاق واسع.
تطوير نوعين مختلفين من الخلايا
صمم الفريق نوعين من الخلايا بتغيير سماكة الطبقة: نوع معتم ونوع نصف شفاف. حقق النوع المعتم كفاءة طاقة تتراوح بين 7% و12%.
أما النوع نصف الشفاف فسمح بمرور 41% من الضوء المرئي وحقق كفاءة 7.6% في توليد الكهرباء. رغم أن هذه النسب أقل من الألواح السيليكونية، يؤكد الباحثون أن الميزة الحقيقية تكمن في زيادة مساحة السطح القابل للاستخدام.
إمكانية تحول المباني إلى مراكز إنتاج طاقة
حالياً، يتم إنتاج الطاقة الشمسية في المدن غالبًا من خلال حدائق الطاقة الكبيرة خارج المدينة أو الألواح على الأسطح. مع انتشار خلايا البيروفسكايت فائقة النحافة، يمكن أن تتحول المباني نفسها إلى نقاط إنتاج طاقة.
يتيح هذا النهج استخدام الأسطح الزجاجية والواجهات وأسطح المركبات التي لم تُستخدم سابقًا في إنتاج الطاقة، مما يوسع نطاق الطاقة المتجددة داخل المدن بشكل كبير.
