أكثر صداقة للبيئة.. علماء صينيون يبتكرون خلايا شمسية خالية من الرصاص

أصبحت خلايا الطاقة الشمسية من أبرز الحلول المبتكرة في العصر الحديث لتعزيز استخدام الطاقة النظيفة والحد من انبعاثات الكربون، بهدف حماية المناخ وضمان استدامة البيئة. إلا أن استخدام عنصر الرصاص في تصنيع هذه الخلايا ظل يشكل تحديًا بيئيًا وصحيًا أمام الخبراء نظرًا لمخاطره. 

وفي هذا السياق، نجح فريق من جامعة "فودان" الصينية في ابتكار خلية شمسية قائمة على القصدير تحقق كفاءة تحويل للطاقة تضاهي تلك المعتمدة على الرصاص.

تطبيق الخلايا الشمسية "البيروفسكايتية"

ويمثل هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تسريع تطبيق الخلايا الشمسية "البيروفسكايتية"، التي تُعد من أبرز التقنيات الواعدة في مجال الطاقة الكهروضوئية من الجيل الجديد، لتصبح قابلة للاستخدام في التطبيقات اليومية المتنوعة.

وأوضح العلماء أن خلايا "البيروفسكايت" تحظى بإمكانات كبيرة بفضل كفاءتها العالية وتكاليف إنتاجها المنخفضة، لكن اعتمادها السابق على الرصاص السام أثار مخاوف بيئية وصحية حالت دون انتشارها الواسع.

وطور الفريق بديلاً يعتمد على القصدير، تمكن من تحقيق رقم قياسي جديد في كفاءة تحويل الطاقة بلغ 17.7%، وهو الأعلى عالميًا لهذا النوع من الخلايا حتى الآن.

تصنيعه على نطاق واسع

وبيّن الباحث المشارك في الدراسة ليانغ جيا أن عنصر القصدير يُعد خيارًا مثاليًا بفضل توفره وأمانه العالي وقدرته الممتازة على تحويل الطاقة الشمسية، إضافة إلى سهولة تصنيعه على نطاق واسع. 

وأوضح أن الخلايا السابقة المعتمدة على القصدير كانت تواجه صعوبات في تجاوز كفاءة 10% بسبب تأكسد أيونات القصدير وعدم استقرار الطبقات المكونة لها.

الخلايا الشمسية

وأضاف أن الفريق البحثي نجح في تجاوز هذه التحديات عبر إعادة تصميم الواجهة بين الطبقات، من خلال إدخال طبقة جزيئية رقيقة تشكل سطحًا متجانسًا وتضمن توافقًا مثاليًا في مستويات الطاقة، مما يساعد على تكوين طبقات متماسكة عالية الجودة تقلل من العيوب البنيوية.

وأشار ليانغ إلى أن تكلفة المواد الخام المستخدمة في الخلايا الشمسية القائمة على القصدير أقل بكثير من تلك المستخدمة في الخلايا السيليكونية، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا وصديقًا للبيئة.

 وتُعد هذه التقنية مناسبة لتطبيقات متعددة تشمل المباني الذكية، والأجهزة القابلة للارتداء، وأسقف المركبات، وأنظمة الطاقة النظيفة خارج نطاق الشبكة.