(أخبار نانويرك): تعد خلايا البيروفسكايت الشمسية وتُعرف إختصارا ب (PSCs)* من تقنيات الطاقة الشمسية الواعدة. على الرغم من أن المعالجة الرطبة منخفضة التكلفة قد أظهرت مزايا في تصنيع ال (PSC) لمساحة صغيرة، لا يزال تحضير طبقات نقل الشحنة الموحدة بسمك عدة نانومترات من المحلول السائل لمنتجات كبيرة بمقاس المتر يمثل تحديًا.
في الآونة الأخيرة، قامت مجموعة بحثية بقيادة البروفيسور ليو شينغزونغ (LIU Shengzhong) من معهد داليان للفيزياء الكيميائية (DICP) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) بتطوير إستراتيجية هندسة الأكسدة السطحية تعرف إختصارا ب (SRE)** لأغشية رقيقة من أكسيد النيكل يعرف إختصارا ب (NiOx) لتتناسب مع البيروفسكايت المغلف بالفتحة،لتصنيع وحدات فرعية للبيروفسكايت ذات مساحة كبيرة عالية الأداء.
تم نشر هذا العمل في دورية “Joule” بعنوان: (“هندسة الأكسدة والاختزال السطحية للنيوكسيد المترسبة بالفراغ من أجل خلايا ووحدات بيروفسكايت الشمسية عالية الأداء”)***.
من المحتمل أن تكون خلايا البيروفسكايت الشمسية “PSCs” المقلوبة أكثر قيمة من نظيراتها العادية لأن الأولى تتميز بسهولة التخفيف وبمتانة طويلة الأجل. فقد تم إثبات أن أغشية أكسيد النيكل “NiOx” تجعل الثقوب مقلوبة في خلايا البيروفسكايت الشمسية. ولكن بالنسبة لمعظم أغشية أكسيد النيكل “NiOx” المعالجة بالفراغ ، فإن السطح المقاوم للماء نسبيًا يخفف من التصاق حبر البيروفسكايت، مما يجعل من الصعب ترسيب أغشية البيروفسكايت ذات المساحة الكبيرة.
علاوة على ذلك، فإن كيمياء سطح أغشية أكسيد النيكل “NiOx” معقدة نوعًا ما نظرًا لأن عددًا كبيرًا من أنواع النيكل “Ni” عالية التأكسد والهيدروكسيل المتفاعل كيميائيًا يمكن أن يؤدي إلى تحلل البيروفسكايت وحجز طاقة الواجهة بسبب التباطؤ في المغنطة .
لا تقضي إستراتيجية هندسة الأكسدة السطحية “SRE” فقط على مشكلة إزالة الترطيب المحلية لحبر البيروفسكايت، وبالتالي تحقق أفلام البيروفسكايت موحدة الكريستالات على مقاس الديسيمتر، ولكنه يضفي أيضًا أداءً محسنًا مستقرا في الخصائص الإلكترونية، والالتصاق الميكانيكي للواجهة المدفونة عن طريق تحوير ميزات سطح أغشية أكسيد النيكل “NiOx”.
في هذه الدراسة، حقق الباحثون أداءً عاليا لخلايا البيروفسكايت الشمسية “PSCs” واستقرارا لآلاف الساعات في ظل الظروف المختلفة كما حقق أداءً كهروضوئياً متميزاً. فقد بلغت كفاءة تحويل الطاقة لكل أنواع للأجهزة الثابتة والمتنقلة ب 23.4٪ و 21.3٪ على التوالي.
علاوة على ذلك، نظرًا لإمكانية التوسع في استراتيجية هندسة الأكسدة السطحية “SRE” للمساحات اﻷكبر، فقد قاموا بتجميع وحدات فرعية من البيروفسكايت بمساحة 156 × 156 مم 2 بكفاءة ملحوظة تبلغ 18.6٪ مع تباطؤ ضئيل واستقرار جيد.
قال البروفيسور ليو: “توفر استراتيجية هندسة الأكسدة السطحية “SRE” دليلاً على مفهوم الجمع بين طبقات نقل الشحنة المصنعة بالتفريغ وبين البيروفسكايت المُعالج بالرطوبة تسهل هندسة التراص للأغشية الرقيقة المنتظمة واﻷغشية واسعة النطاق لتطوير وحدات البيروفسكايت المستقرة ذات فعالية عالية”.
المصدر: معهد داليان للفيزياء الكيميائية – الترجمة: موقع نادي النانو
موقع المقال اﻷصلي: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61167.php
الهوامش:
*(PSCs): Perovskite solar cells
**(SRE): Surface Redox Engineering
***Surface redox engineering of vacuum-deposited NiOx for top-performance perovskite solar cells and modules
