أصبحت خلايا الطاقة الشمسية من إحدى الحلول المبتكرة في وقتنا الحاضر لاستخدام الطاقة النظيفة والتقليل من انبعاثات الكربون للحفاظ على المناخ واستدامة الأرض، إلا أن الرصاص المستخدم في صناعة خلايا الطاقة يعّد تحديًا للخبراء نظرًا لمخاطره الصحية والبيئية، واليوم ابتكر علماء من جامعة “فودان” الصينية خلية شمسية قائمة على القصدير تحقق كفاءة تحويل للطاقة تضاهي نظيراتها التقليدية المعتمدة على الرصاص.
ويسرع هذا الابتكار من تطبيق الخلايا الشمسية “البيروفسكايتية”, التي تعد من الاتجاهات الرائدة في تقنيات الطاقة الكهروضوئية من الجيل الجديد, للاستخدامات اليومية.
وأفاد العلماء بأن الخلايا الشمسية “البيروفسكايتية” تعّد من أبرز الابتكارات الواعدة بفضل كفاءتها العالية وتكاليف إنتاجها المنخفضة, غير أن اعتمادها على عنصر الرصاص السام أثار مخاوف بشأن إمكانية استخدامها على نطاق واسع.
ومن هنا طوّر الفريق بديلًا خاليًا من الرصاص حقق رقمًا قياسيًا في كفاءة تحويل الطاقة بلغ 17.7%, وهو الأعلى حتى الآن لهذا النوع من الخلايا.
وذكر المؤلف المشارك للدراسة ليانغ جيا: “أن عنصر القصدير يمثل خيارًا مثاليًا لأنه متوفر وآمن ومتوافق بدرجة عالية مع تحويل الطاقة الشمسية, ويسهل تصنيعه على نطاق واسع”.
وتابع: “ففي حين كانت الخلايا المعتمدة على القصدير سابقًا تكافح لتجاوز كفاءة 10% بسبب سهولة تأكسد أيونات القصدير وعدم استقرار الواجهة بين الطبقات, تمكن فريقنا من إعادة تصميم تلك الواجهة عبر إدخال طبقة جزيئية رقيقة تشكل واجهة متجانسة ذات توافق مثالي في مستويات الطاقة”.
وأظهز أن هذا التصميم الجديد يساعد على تكوين طبقة سفلية فائقة البلل توجه نمو أغشية بيروفسكايتية موحدة وعالية الجودة قائمة على القصدير, مع تقليل العيوب البنيوية.
ولفت ليانغ إلى أن تكلفة المواد الخام للخلايا القائمة على القصدير أقل نظريًا بكثير من نظيراتها القائمة على السيليكون, مؤكدًا أن هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الطاقة التي تكون على تماس مباشر مع الإنسان.
ويتوقع أن تستخدم هذه التقنية للطاقة الكهروضوئية الخضراء على نطاق واسع في المنشآت المدمجة في المباني, والأجهزة القابلة للارتداء, وأسقف المركبات, وأنظمة الطاقة النظيفة خارج نطاق الشبكة.
