يسمح سمك البيروفسكايت الأمثل بزيادة كفاءة الخلايا الشمسية

كان هدف المؤلفين هو معرفة كيفية زيادة كفاءة تقنيات الطاقة الشمسية. يعتقد الباحثون أن كفاءة المحولات الكهروضوئية تتأثر بسمك الطبقة الممتصة – البيروفسكايت، والطبقات العازلة الفردية. نحن نتحدث عن أكسيد الزنك وأكسيد النيكل. ونشرت النتائج في المجلة العلمية الروسية “الطاقة الحرارية”. يمكن لخلايا البيروفسكايت الشمسية أن تتنافس مع بطاريات السيليكون الشائعة. وتتميز بتكاليف تصنيع منخفضة نسبيًا وكفاءة عالية. وفي نموذجهم، حقق الباحثون قيمة قدرها 24.3% بسماكة طبقة البيروفسكايت التي تبلغ حوالي 1.55 ميكرومتر. وكانت كثافة الطاقة المحسوبة 24.7 مللي واط لكل سنتيمتر مربع. — للمقارنة: توفر نماذج السيليكون التجارية كفاءة تتراوح بين 16-18%. “لم نقم بإنشاء الطبقات بشكل تجريبي، ولكننا قمنا بنمذجة الكمبيوتر في برنامج SCAPS-1D لتحديد المعلمات المثالية،” يعلق أرتور أجويف. تم تصميم برنامج SCAPS-1D لنمذجة الأجهزة الكهروضوئية، ويحل نظام معادلات بواسون ويصف كيفية تحرك الشحنات داخل شبه الموصل تحت تأثير المجال الكهربائي. يتضمن الهيكل عدة طبقات: قطب كهربائي شفاف – أكسيد قصدير الإنديوم (ITO)، طبقة نقل للإلكترونات – أكسيد الزنك (ZnO)، طبقة امتصاص. – البيروفسكايت (CH₃NH₃PbI₃)؛ طبقة نقل للثقوب – أكسيد النيكل (NiO)؛ القطب الخلفي – الفضة (Ag). لم يتم اختيار أكسيد الزنك (ZnO) وأكسيد النيكل (NiO) عن طريق الصدفة: يوفر أكسيد الزنك قدرة عالية على الحركة الإلكترونية، وأكسيد النيكل لديه موصلية ثقب واستقرار تشغيلي جيد “يُنصح باستخدام النتائج التي تم الحصول عليها عند تحسين البيروفسكايت “المحولات الكهروضوئية،” استنتج المؤلفون وأشاروا إلى أن نموذجهم لا يأخذ في الاعتبار تحلل البيروفسكايت. لذلك، قد تكون المرحلة التالية من البحث هي دراسة القضايا المتعلقة باستقرار معلمات المواد والتحقق التجريبي من نتائج النمذجة. وقال أغويف إنه يعمل على إيجاد ماصات غير عضوية بديلة – على سبيل المثال، بناءً على كبريتيدات المعادن، والتي يمكن أن تكمل أو تتنافس في النهاية مع البيروفسكايت. “نحن بحاجة إلى مادة لها نفس امتصاص الضوء وفجوة نطاق مناسبة – تلعب هذه المعلمات دورًا مهمًا في الكفاءة. وأضاف العالم “الخلايا الشمسية”.