في القرن الحادي والعشرين اليوم, مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة المتجددة, أصبحت الطاقة الشمسية واحدة من أكثر الطرق المقبولة على نطاق واسع لإنتاج الطاقة. ويستخدم الطاقة الإشعاعية المنبعثة من الشمس, المعروف عادة باسم الأشعة الشمسية, ويستخدم بشكل عام لتوليد الكهرباء أو توفير الطاقة لسخانات المياه.
الخلايا الشمسية, على الجانب الآخر, تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئي. في غضون مليارات السنين, طاقة شمسية, كخضراء, ينظف, الطاقة المتجددة التي لا تنضب, أصبحت قوة دافعة هامة في مجال الطاقة العالمية.
على نفس المنوال, خلايا البيروفسكايت الشمسية هي نوع جديد من مجمعات الطاقة الشمسية. تظهر الأبحاث أنها تتكون من مواد مختلفة, أكثر كفاءة في استخدام الطاقة, وهي بديل عملي لخلايا السيليكون الشمسية الأكثر استخدامًا. في هذه المقالة, سنخبرك عن خلايا البيروفسكايت الشمسية ونمنحك فهمًا وفهمًا متعمقين للبيروفسكايت!
جدول المحتويات
ما هو البيروفسكايت?
الاسم البيروفسكايتيأتي من عالم المعادن ليف بيروفسكي وهو مادة تسمى أكسيد التيتانيوم والكالسيوم. استخدام المعادن يخلق مركبات مختلفة; أحد المكونات المهمة يحتوي على ميثيل الأمونيوم, يقود, اليود والكلور, الذي يمتص نطاقًا أوسع من ضوء الشمس مقارنة بالسيليكون. وتستخدم هذه المادة في أكثر من 80% من الخلايا الشمسية في السوق. تمتلك البيروفسكايت خصائص مثل الموصلية الفائقة والمقاومة المغناطيسية. وتعتبر هذه المواد سهلة التصنيع مستقبل الخلايا الشمسية لأن تكلفة البيروفسكايت منخفضة للغاية وتنتج طاقة كهروضوئية فعالة.
تعد الألواح الشمسية البيروفسكايت واحدة من أكثر المناطق استخدامًا على نطاق واسع. تستخدم البيروفسكايت في الخلايا الشمسية خصائص التحويل الكهروضوئي لمواد البيروفسكايت لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. لأن مواد البيروفسكايت لديها معدلات امتصاص عالية للضوء ومعدلات نقل إلكترون عالية, تتمتع طاقة البيروفسكايت الشمسية بمزايا من حيث الكفاءة والتكلفة وهي واحدة من النقاط الساخنة للبحث الحالي.
ما هي خلايا البيروفسكايت الشمسية؟?
جديد خلية البيروفسكايت الشمسية عبارة عن خلية شمسية تحتوي على مركب هيكلي من البيروفسكايت كطبقة تحويل كهروضوئية. يستخدم هذا النوع من البطاريات خصائص التحويل الكهروضوئي لمواد البيروفسكايت لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. يتضمن هيكلها عادة طبقة امتصاص الضوء, طبقة نقل الشحنة وطبقة القطب.
تعتبر مواد البيروفسكايت رخيصة الإنتاج وسهلة التصنيع نسبيًا. تتمتع البيروفسكايت بخصائص متأصلة مثل أطياف الامتصاص الواسعة, فصل الشحن السريع, مسافات نقل الإلكترون والثقب طويلة, وعمر فصل الناقل الطويل, مما يجعلها مادة خلايا شمسية صلبة واعدة جدًا.
ليس هناك شك في أن خلايا البيروفسكايت الشمسية هي نجم صاعد في مجال الخلايا الكهروضوئية. إنها تسبب ضجة في صناعة الطاقة الشمسية بسبب قدرتها على امتصاص جميع الأطوال الموجية المرئية للضوء تقريبًا, تحقيق كفاءة تحويل الطاقة متفوقة من أكثر من ذلك 20% في المختبر, ومن السهل نسبيًا تصنيعها. فى السنوات الاخيرة, حققت خلايا البيروفسكايت الشمسية تقدمًا كبيرًا, مع زيادة الكفاءة بسرعة. بدءا من حولها 3% ذكرت في 2009, ارتفعت كفاءتها إلى أكثر من ذلك 25% اليوم.
ظهور ألواح البيروفسكايت الشمسية
إنه عالم مثير للاهتمام من ألواح البيروفسكايت الشمسية. سمي على اسم معدن البيروفسكايت بسبب تركيبته البلورية الفريدة, تعتبر ألواح البيروفسكايت ابتكارًا رائعًا. أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في ألواح البيروفسكايت الشمسية هو أن اكتشافها كان مجرد حادث. يعثر عليها الباحثون أثناء تجربة مواد مختلفة, وهو ما يشبه اكتشاف كنز مخفي أثناء البحث عن شيء مختلف تمامًا!
تعتبر الألواح الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بمثابة تغيير جذري في المقام الأول بسبب كفاءتها الفائقة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. على عكس الألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون, والتي شهدت كفاءة متزايدة على مر السنين, حققت خلايا البيروفسكايت الشمسية نقلة نوعية. ويمكن دمجها في مجموعة متنوعة من التطبيقات, بما في ذلك الألواح المرنة والشفافة. تفتح هذه الأنواع من الألواح الشمسية المرنة الباب أمام استخدامات مبتكرة, مثل النوافذ الشمسية المتكاملة, بناء كهروضوئية متكاملة, والملابس الشمسية.
مقارنة البيروفسكايت بالألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون
تتمتع الألواح الشمسية البيروفسكايت ببعض الاختلافات والمزايا المهمة مقارنة بالألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون, بعض منها قمنا بإدراجها أدناه:
| مقارنة | الألواح الشمسية البيروفسكايت | الألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون |
| تكلفة التحضير وعملية الإنتاج | سعر الألواح الشمسية البيروفسكايت منخفض نسبيًا, عملية الإنتاج بسيطة نسبيا, ويمكن استخدام عمليات بسيطة مثل الطباعة والرش. | تكلفة التحضير مرتفعة, عملية الإنتاج معقدة, ويتطلب معالجة بدرجة حرارة عالية وتكنولوجيا معالجة دقيقة. |
| كفاءة | كفاءة الألواح الشمسية البيروفسكايت عالية ولها كفاءة تحويل كهروضوئية عالية. إنهم يقتربون حاليًا أو حتى يتجاوزون مستوى كفاءة الألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون. | الكفاءة مستقرة نسبيًا ولكنها أقل عمومًا من الألواح الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت. |
| المرونة | تتميز مواد البيروفسكايت بخصائص مرنة ويمكن تحضيرها في ألواح شمسية مرنة من البيروفسكايت, مناسبة للتطبيقات على المنحني, الأسطح المنحنية أو غير المنتظمة. | المواد القائمة على السيليكون عادة ما تكون هشة, مما يجعل من الصعب تحضير الألواح المرنة. |
| تأثير بيئي | تعتبر عملية تحضير مواد البيروفسكايت صديقة للبيئة نسبيًا ويمكن أن تحقق الاستخدام المستدام للموارد. | قد تتسبب عملية تحضير المواد القائمة على السيليكون في حدوث تلوث بيئي معين, وهناك قيود معينة على التعدين واستخدام موارد السيليكون. |
| استقرار | حالياً, لا تزال مواد البيروفسكايت تواجه تحديات من حيث الاستقرار على المدى الطويل, خاصة في البيئات مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة, والتي تكون عرضة للتدهور. | تتمتع المواد القائمة على السيليكون بأداء مستقر نسبيًا وثبات عالي في البيئات المعاكسة. |
تطبيقات خلايا البيروفسكايت الشمسية
تتمتع خلايا البيروفسكايت الشمسية بآفاق تطبيقية واسعة في مجال الطاقة, بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح, محطات الطاقة الشمسية, أجهزة شحن الطاقة الشمسية المحمولة, إمدادات الطاقة للمنطقة النائية, المجالات البحرية والطيران, إلخ. يغطي نطاق تطبيق خلايا البيروفسكايت الشمسية مختلف المجالات, وكفاءتها العالية, الموثوقية والخصائص الصديقة للبيئة تجعلها جزءًا مهمًا من التطوير المستقبلي للطاقة النظيفة.
ستصبح تكنولوجيا الخلايا الشمسية البيروفسكايت أكثر تميزًا. إن كفاءتها العالية وتعدد استخداماتها ليست مجرد ابتكار آخر في مجال الطاقة المتجددة. إن دمج هذه البطاريات في مجموعة متنوعة من البنية التحتية والتطبيقات يجعل من الممكن إنشاء أنظمة طاقة أكثر استدامة وكفاءة.
ما هي مزايا خلايا البيروفسكايت الشمسية؟?
تظهر البيروفسكايت تسامحًا فريدًا مع العيوب, مما يسمح لهم بالعمل بكفاءة حتى في وجود الشوائب والعيوب. البيروفسكايت, على الجانب الآخر, فهي أسهل بكثير وأكثر مرونة في الإنتاج. يمنحها هيكل خلايا البيروفسكايت قدرة عالية على الحركة الحاملة وأطوال انتشار طويلة. وهذا يسمح للإلكترونات المولدة ضوئيًا بالسفر لمسافات طويلة دون فقدان الطاقة.
باختصار, الهدف من البيروفسكايت للطاقة الشمسية هو زيادة الكفاءة وتقليل تكلفة الطاقة الشمسية. تحمل الخلايا الكهروضوئية البيروفسكايت وعدًا بكفاءة عالية, مواد منخفضة الإمكانات, وخفض تكاليف المعالجة. فضلاً عن ذلك, أنها توفر المرونة, الشفافية, عوامل الشكل القابلة للتخصيص, وزن خفيف, و اكثر.
مستقبل الطاقة الشمسية وخلايا البيروفسكايت الشمسية
تمثل البيروفسكايت الشمسية تقنية كهروضوئية ذات إمكانات كبيرة للدمج في الألواح الشمسية. لكن, تمثل خلايا البيروفسكايت الشمسية أيضًا بعض العوائق, خاصة فيما يتعلق باستقرار ومرونة خلايا البيروفسكايت على المدى الطويل.
يستمر البحث في الألواح الشمسية البيروفسكايت, ومن المتوقع أن يكون لها تأثير كبير على مستقبل الطاقة الشمسية. البيروفسكايت, مرة واحدة المكررة, يمكن أن يكون المستقبل, أو نقطة انطلاق لمادة عجيبة أخرى غير مستغلة بعد.
خاتمة
وبينما يتسابق العالم لتحقيق صافي انبعاثات صفرية، نرى أن استخدام الوقود الأحفوري مستمر في الانخفاض, وسوف تتزايد الحاجة إلى بدائل الطاقة المتجددة الأكثر كفاءة.
إجمالي, مستقبل تكنولوجيا الطاقة الشمسية البيروفسكايت يستحق التطلع إليه, ولكن بما أنه لم ينتشر بعد, سيكون انتظارا طويلا. لذلك, الخيار الأفضل في الوقت الحاضر هو النوع N, وهو الأكثر فعالية من حيث التكلفة. إذا كنت تريد أن تختار, يرجى اختيار GYCX Solar, نحن ملتزمون بتزويدك بحلول الطاقة الشمسية الفعالة والموثوقة. دعونا نعمل معًا من أجل غد أكثر اخضرارًا واستدامة. اتصل بنا ل خلق مستقبل للطاقة النظيفة!
التعليمات
هل يعتبر البيرفوفسكيت مستقبل الألواح الشمسية؟?
على الأرجح, نعم, حتى يتحسن استقراره.
هل يمكن للبيروفسكايت أن تحل محل الألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون؟?
هذا غير محتمل, وسوف يستغرق الأمر سنوات حتى تصبح البيروفسكايت متاحة على نطاق واسع ويتم إثباتها قبل العثور على إجابة.
لماذا لا يتم استخدام خلايا البيروفسكايت الشمسية بشكل شائع؟?
السبب الرئيسي هو أن هذه الألواح أقل استقرارًا من الألواح الشمسية الكهروضوئية. أيضًا, فهي تنتج مخرجات أقل عندما تكون مغطاة بالغبار, رُطُوبَة, أو الضوء.
