أثبت الباحثون أن الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت ثنائية الوجه يمكنها تحقيق ثنائية الوجه بنسبة 90% عند إمالتها بزاوية 20 درجة، إلى جانب تحسن بنسبة 2% في كفاءة تحويل الطاقة.
قامت دراسة أجراها باحثون في المعهد الهندي للتكنولوجيا في بومباي باستكشاف زوايا الانعكاس والميل المثلى للخلايا الشمسية ثنائية الوجه المصنوعة من البيروفسكايت.
وقد اكتشفوا، أن انعكاس الجانب الخلفي بمقدار 0.5 مع زاوية إمالة مقدارها 20 درجة يحقق أقصى قدر من الكفاءة.
الانعكاس اللامبرتي مفتاح تعزيز الأداء
الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايتاكتسبت الخلايا الشمسية البيروفسكايتية ثنائية الوجه (Bi-PSCs) اهتمامًا كبيرًا في مجتمع الطاقة الكهروضوئية (PV) لإمكاناتها في تعزيز توليد الطاقة، وملاءمتها للتكامل في الهياكل المبنية، والتطبيق في أنظمة الطاقة الكهروضوئية متعددة الوصلات.
وتستكشف الدراسة الجديدة تصنيع خلايا شمسية فعالة من البيروفسكايت ثنائية الوجه، وتفحص خصائصها الفريدة من خلال تقنيات التوصيف المختلفة، بما في ذلك تأثيرات الانعكاس اللامبيرتي من تعديلات زاوية الميل وإضاءة البياض السفلي، وفقًا للمؤلف الرئيسي بول أنانتا.
حدد العلماء الجزء الخلفي الشفاف المصنوع من أكسيد الزنك والإنديوم (IZO) باعتباره المكون الأساسي للخلايا الشمسية ثنائية الوجه.
وسلطوا الضوء على موصليتها الممتازة وقدرتها العالية على الحركة وشفافيتها المثالية. يتميز الجهاز بمساحة نشطة تبلغ 0.175 سم² عند إضاءته من الأمام و0.14 سم² من الخلف.
تتميز الخلية بركيزة شفافة من أكسيد القصدير المشبع بالفلور (FTO)، وطبقة نقل إلكترون (ETL) مصنوعة من أكسيد القصدير (SnO₂)، وممتص بيروفسكايت، وطبقة نقل ثقب (HTL) مكونة من سبيرو-OMeTAD وأكسيد الموليبدينوم (MoOₓ)، وطبقة أكسيد الزنك الإنديوم (IZO).
حقق جهاز التحكم كفاءة تحويل طاقة قصوى بلغت 17.46% تحت إضاءة AM1.5G من الجانب الأمامي. لوحظ تأثير كبير لانعكاس لامبيرتي الأرضي مع اختلافات زاوية الميل، مما أدى إلى زيادة الكفاءة من 17.46% إلى 18.82% مع وصول زاوية الميل إلى 20 درجة.
ووجد الباحثون أيضًا أن زيادة انعكاس الجانب الخلفي إلى 0.5 شمس أدى إلى كفاءة قصوى بنسبة 26٪ وعامل ثنائية الجانب بنسبة 89.3٪ عند زاوية إمالة 20 درجة.
البيروفسكايت أكثر كفاءةتؤكد محاكاة SCAPS-1D النتائج التجريبية
أدى التأثير التآزري لانعكاس الشمس بمقدار 0.5 وزاوية الميل بمقدار 20 درجة إلى إنتاج خلايا شمسية ثنائية الوجه من البيروفسكايت بكفاءة 26.46%.
كما تم استخدام محاكاة SCAPS-1D للتحقق من صحةتأثيرات الانعكاس اللامبرتي التجريبية.
البيروفسكايت أكثر كفاءةووجد الباحثون أيضًا أن الخلايا أظهرت قدرة ذاتية على التغليف ومتانة كيميائية، وعلاوة على ذلك، تتوقع الدراسة أن تصبح الخلايا الشمسية ثنائية الوجه المصنوعة من البيروفسكايت فعالة من حيث التكلفة وعالية الكفاءة تقنية رائدة في مجال الطاقة الكهروضوئية لتوليد الكهرباء في كل من التكوينات أحادية الوصلة والمترادفة في المستقبل القريب.
كانت الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت، والتي طورها تسوتومو مياساكا في عام 2009، بمثابة اختراق في مجال الطاقة الكهروضوئية، كما أنها تقدم بديلاً واعداً لتقنيات الطاقة الشمسية التقليدية.
والآن، تعمل مختبرات الأبحاث الرائدة في جميع أنحاء العالم على استكشاف هذه الخلايا من الجيل التالي، والتي يمكنها امتصاص طيف أوسع من ضوء الشمس.
وعلاوة على ذلك، تعمل الابتكارات مثل الخلايا الشمسية المترادفة من البيروفسكايت والسيليكون على تعزيز التكنولوجيا من خلال دمج نقاط القوة في البيروفسكايت والسيليكون البلوري، مما يتيح التقاط طيف أوسع من ضوء الشمس وتعزيز الكفاءة الإجمالية.