فريق بحثي من “كاوست” يحقق رقماً قياسياً عالمياً في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية

أنهى فريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية “كاوست” مشروع رفع كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من مادة البيروفسكايت والسيليكون؛ حيث ترتفع عالمياً تكلفة تطوير الخلايا الضوئية، وحاجة مجال الطاقة الشمسية إلى مواد جديدة وأساليب مبتكرة تحقق كفاءات أعلى لدعم أهداف الطاقة المتجددة العالمية.

وتمثل كفاءة تحويل الجهد الكهربائي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري المهيمنة على السوق العالمية من 20-22%؛ حيث تأتي في هذا السياق الخلايا الشمسية الترادفية التي تجمع بين خلايا السيليكون والبيروفسكايت بديلاً واعدًا للغاية وعالي الأداء وقابل التطبيق على نطاق واسع للخلايا الشمسية البلورية التقليدية.

وتعد “كاوست” الطاقة من مجالات البحث الإستراتيجية؛ التي توليها الجامعة أولوية قصوى لتطوير أبحاث الخلايا الشمسية من خلال مركزها للطاقة الشمسية الذي يضم مختبر الطاقة الكهروضوئية؛ حيث طور باحثو المختبر خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة تحويل للطاقة تبلغ 33,2%، وهي أعلى نسبة كفاءة مسجلة للخلايا الترادفية في العالم حتى الآن؛ متجاوزة سجل معهد هلمهولتز برلين للمواد والطاقة الذي استطاع تحقيق نسبة كفاءة بلغت 32,5%، وتم اعتماد هذه الخلايا الشمسية من قبل مؤسسة اختبار الطاقة الشمسية الأوروبية “ESTI”، وتصدّرت أيضًا قائمة أفضل أبحاث كفاءة الخلايا الشمسية التي يشرف عليها المختبر الوطني للطاقة المتجددة “NREL” في الولايات المتحدة.

وأوضح أستاذ هندسة وعلوم المواد والمدير المشارك المكلف لمركز أبحاث الطاقة الشمسية في “كاوست” البروفيسور ستيفان دي وولف؛ أنه قد أسهم في هذا الإنجاز العديد من الباحثين الرواد؛ المتخصصين في التحليل الطيفي البصري وتحليل عيوب الخلايا، وقابلية التوسع والاستقرار للخلايا الشمسية الترادفية فائقة الكفاءة، مشيراً إلى أن الخلية الشمسية الترادفية الجديدة التي طورتها “كاوست” تضم طبقة علوية من البيروفسكايت مرصوفة فوق خلايا سفلية من السيليكون؛ حيث تمتص طبقة البيروفسكايت الضوء الأزرق بشكل أفضل، بينما تمتص طبقة الأساس السيليكونية الضوء الأحمر بشكل أفضل.

وأضاف: أن الجمع بين هاتين المادتين يؤدي إلى زيادة امتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى جهد كهربائي بشكل أكثر كفاءة من نظائر خلايا السيليكون التقليدية.

كما يعدّ هذا الابتكار طفرة كبيرة في مجال الطاقة الشمسية في وقت تُقدر فيه التوقعات أن تبلغ حصة خلايا البيروفسكايت والسيليكون الترادفية في السوق العالمية للخلايا الكهروضوئية أكثر من 10 مليارات دولار بحلول عام 2032.

وعد هذا الرقم القياسي الذي حققته “كاوست” في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية؛ فتح الآفاق للإمكانات الواعدة والهائلة للخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من مادة البيروفسكايت والسيليكون، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة بسرعة ودعم جهود مكافحة تغير المناخ؛ فيما يستكشف فريق “كاوست” حاليًا طرقًا قابلة للتطوير لإنتاج خلايا ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون على نطاق صناعي بمساحات تزيد عن 240 سنتيمترًا مربعًا، بالإضافة إلى تطوير إستراتيجيات للحصول على خلايا ترادفية عالية الاستقرار متوافقة مع بروتوكولات الاستقرار الصناعي الصارمة.