وجد علماء أن كمية بسيطة جداً من كربيد التيتانيوم النانوني ثنائي الأبعاد تسمىMXene تُحسن مجاميع الشحنات الكهربائية في خلية البيروفسكايت الشمسية PVمما زاد من الكفاءة النهائية للخلية فوق 20%.
تُعدْ الخلايا الشمسية ذات الطبقة الرقيقة من البيروفسكايت تكنولوجيا واعدة جديدة لمصادر الطاقة البديلة حيث يتم تطويرها بنشاط في جميع أنحاء العالم.
تتمثل مزايا هذا النوع من الخلايا في تكلفتها المنخفضة والبسيطة لعملية الإنتاج. حيث يمكن طباعة هذا النوع من الخلايا الشمسية من البيروفسكايت باستخدام طابعات نفث حبر خاصة وقوالب خاصة دون استخدام درجات حرارة عالية كما في الخلايا السليكونية التقليدية.
ومن مزاياها، إمكانية تصنيعها على ركائز بلاستيكية مرنة مثل البولي إيثيلين تيريفثالاتPET.حيث تسمح هذه الميزة باستخدام هذا النوع من الخلايا في المباني عن طريق تركيب طبقة رقيقة على الجدران أو الواجهات الزجاجية المنحنية والنوافذ.
وحيث أن هذه التقنيةجديدة فإن معظم الأبحاث ترتكز على تحسين كفاءتها وزيادة استقرارها.تبلغ الكفاءة الحالية لهذه الخلية ٢٥,٢٪مقارنة بنظيرتها السليكونية التي تهيمن على السوق حيث تبلغ كفاءتها ٢٦,٧٪مع ذلك لا تزال خلية البيروفسكايت الشمسية غير مستقرةبسبب عدةعوامل تدهور داخل الخلية نفسها.
و تعمل شركات البحث والتطوير حاليا على حل مشكلة الاستقرار وتحسين الكفاءة في خلية البيروفسكايت الشمسية. حيث تتعلق معظمها بتحسين التركيب الكيميائي للبيروفسكايت ودمج المواد النانونية الجديدة في تركيب الخلية.
حيث اقترح العلماء نهجاً لتصميم خلية البيروفسكايت الشمسية لتحسين الأداء وذلك باستخدام مركبات كربيد التيتانيوم النانونية ثنائية الأبعاد وذلك لتدعيم أو إشباع طبقة البيروفسكايت.
وقد أكتشف العلماء، أنه بسبب التركيب الفريد ثنائي الأبعاد لمادة MXene
النانونية، والتي يمكن استخدامها لضبط خصائص سطح البيروفسكايت مما يسمح باستراتيجية تحسين جديدة للجيل الثالث لهذا النوع من الخلايا الشمسية.
النانونية، والتي يمكن استخدامها لضبط خصائص سطح البيروفسكايت مما يسمح باستراتيجية تحسين جديدة للجيل الثالث لهذا النوع من الخلايا الشمسية.
وفي هذا النوع من الخلايا تتحرك الشحنات من طبقة إلى أخرى من خلال واجهات حيث أنها تتجمع بشكل انتقائي على سطح الأقطاب الكهربائية وذلك نتيجة لتحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.
وبصورة مبسطة أكثر، في هذا النوع من الخلايا يتم نقل الإلكترونات من الطبقة الماصة لضوء الشمس إلى الأقطاب الكهربائية وذلك دون خسائر للطاقة تسببها الحواجز الداخلية في الخلية ويمكن تحسين هذه العملية باستخدام MXene النانوني.
ولتعزيز كفاءة هذا النوع من الخلايا الشمسية،قام العلماء بتحسين تركيب الخليةوأيضاً الطبقات الماصة والداخلية للخليةوذلك بغرض تحسين استخلاص الشحنة على سطح الأقطاب الكهربائية.حيث قاموا بإجراء سلسلةمن التجارب وذلك من خلال دمج كميات بسيطة جداً من مادةMXene النانونيةفي خلية البيروفسكايت.
ونتيجة لذلك حقق العلماء زيادة في كفاءة هذه الخلية بأكثر من ٢٥٪ مقارنة بالنماذج الأصلية للخلية. وتوصل العلماء إلى أن التكوين الأكثر كفاءة لهذه الخلية هو الذي تم فيه دمج مادةMXene النانونية في جميع الطبقات بما فيها الطبقة الماصة لضوء الشمس وقد تم تأكيد ذلك تجريبياً.
وهذا التطوير لهذا النوع من الخلايا يعتبر فريد من نوعه حيث أظهرت هذه المادة النانونية امتلاكها إمكانيات كبيرة وذلك للاستخدام على نطاق واسع في إنتاج هذا النوع من الخلايا. حيث يعمل العلماء حاليا على تحسين استقرار وكفاءة هذه الخلية الناتجة.
جاري تحميل الاقتراحات...