جسيمات الألومينا المتينة تعزز عمر خلايا البيروفسكايت الشمسية 10 أضعاف

درس باحثون من جامعة سَري وشركائهم أثر جسيمات أكسيد الألومنيوم النانوية (Al₂O₃) في ثبات خلايا البيروفسكايت الشمسية. وفي اختبار حراري محدد حافظت الخلايا المعدلة على أدائها مدة أطول بكثير من خلايا المقارنة. نُشرت النتائج في مجلة EES Solar. وهذه نتائج لخلايا مختبرية، وليست ضماناً بأن الألواح التجارية ستدوم عشرة أضعاف في الهواء الطلق.

لماذا يمثل الثبات تحدياً؟

تستطيع مواد البيروفسكايت تحويل الضوء إلى كهرباء بكفاءة، لكن الحرارة والرطوبة والتغيرات الكيميائية قد تقلل أداءها. كما أن الحدود بين طبقات الخلية قد تسبب تفاوتاً في انتقال الشحنة. وضع الباحثون جسيمات الألومينا عند طبقة فاصلة مدفونة وقارنوها بمادة بوليمرية معدلة تُسمى PFN–Br.

ماذا أظهرت القياسات؟

أفادت الدراسة الأصلية بأن الخلايا المحتوية على الألومينا أظهرت خواص إلكترونية وتوصيلاً أكثر تجانساً وثباتاً أفضل من خلايا المقارنة المحتوية على PFN–Br. وساعدت الألومينا أيضاً على احتجاز اليود المتكون أثناء تحلل البيروفسكايت.

في اختبار التخزين الحراري عند 65 درجة مئوية، المسمى ISOS-D-2، بلغ زمن T80 نحو 1530 ساعة لخلايا الألومينا مقابل نحو 160 ساعة للتركيب المقارن. ويعني T80 الزمن حتى ينخفض الأداء إلى 80% من قيمته الأولية. هذه زيادة تقارب عشرة أضعاف في هذا الاختبار المحدد، وليست تقديراً عاماً لعمر جميع الألواح الشمسية في المناخات الحقيقية.

ما الذي بقي اختباره؟

قد تساعد النتائج في تطوير خلايا بيروفسكايت أطول عمراً، لكن يلزم اختبار وحدات أكبر وتشغيل أطول وظروف جوية متغيرة وتكاليف التصنيع. ولم تثبت الدراسة أن الألواح الجديدة ستكون أرخص أو ستطرح في السوق خلال سنتين إلى خمس سنوات.

سياق الشركة

تصنع شركة First Solar أساساً ألواح الأغشية الرقيقة من تيلوريد الكادميوم، وهي تقنية مختلفة عن البيروفسكايت في هذه الدراسة. ولم تُذكر الشركة بوصفها مشاركة في البحث؛ لذلك لا تقدم النتائج توقعاً مباشراً لمنتجاتها أو سعر سهمها.

First Solar, Inc. (FSLR )

آخر أخبار First Solar:

المصدر: Perera, W. H. K. وآخرون، EES Solar 1، 115–128 (2025)، doi:10.1039/D4EL00029C.