علماء الفيزياء يتجاوزون "سقف" كفاءة الخلايا الشمسية
اكتشف علماء الفيزياء طريقة لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية من خلال التحكم في انبعاث الضوء، حيث يكبح مرنان بصري انبعاث الفوتونات بزوايا واسعة، ما يجعل أداء اللوحة أكثر دقة.

روسيا.. ابتكار بطاريات شمسية أعلى كفاءة
ويذكر أن حد كفاءة الخلايا الشمسية، المعروف بحد شوكلي-كويسر، يعتبر الحد النظري الأقصى للخلايا الشمسية أحادية الوصلة (حوالي 33.16بالمئة). إلا أن باحثين من معهد علوم الفوتونيات في برشلونة اكتشفوا استراتيجية بصرية لديها القدرة على رفع هذا الحد إلى ما يقارب 43بالمئة.
وتكمن المشكلة التي حلوها في آلية فقد تسمى فقد بولتزمان. يدخل ضوء الشمس إلى اللوحة في مخروط ضيق من الزوايا - لأن الشمس تشغل مساحة صغيرة من السماء. ومع ذلك، تنبعث الفوتونات المتولدة داخل الخلية في جميع الاتجاهات، ضمن نطاق واسع من الزوايا. هذا التباين بين الحزمة الداخلة الضيقة والحزمة الخارجة الواسعة يقلل الأداء الفعلي للجهاز.
واستخدم الفريق خلية شمسية عضوية معكوسة مصنوعة من مزيج من مادتي PM6:Y6. وحولوها إلى مرنان بصري بإضافة قطب كهربائي فضي أمامي وقطب فضي ثان خلفي. ويثبط المرنان انبعاث الفوتونات بزوايا واسعة، مضيقا مخروط الانبعاث مع السماح لأشعة الشمس بالمرور. وبذلك، يصبح التوزيع الزاوي للضوء المنبعث أقرب إلى التوزيع الزاوي للضوء الساقط.
ويقول كبير الباحثين فرانسيسكو بيرنال تيسكا: "تعتبر نتائج دراستنا تقدما هاما في مجال تحويل الطاقة الشمسية، وتفتح آفاقا جديدة تماما لتجاوز حد شوكلي-كويسر".
ووفقا له، لا تتطلب هذه الطريقة تعقيدات تصنيعية إضافية، على عكس العديد من استراتيجيات تحسين الكفاءة الأخرى. ورغم أن التجربة أُجريت على خلية عضوية، إلا أن المبدأ قابل للتطبيق على مجموعة متنوعة من تقنيات الخلايا الكهروضوئية.
وبالإضافة إلى ذلك، إذا طبقت هذه الطريقة بنجاح في الأجهزة العملية، فسيصبح التحكم في اتجاه انبعاث الفوتونات وسيلة أخرى لتوليد المزيد من الكهرباء من نفس كمية ضوء الشمس. كما أن زيادة الكفاءة قد تقلل من مساحة الأرض والمواد اللازمة لتوليد الطاقة الشمسية، وتخفض تكلفة إنتاج الواط الواحد من الكهرباء.
المصدر: science.mail.ru
إقرأ المزيد
روسيا.. العلماء يضاعفون الاستقرار الحراري للألواح الشمسية ثلاث مرات
نجح علماء الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا بالتعاون مع خبراء معهد مواد البوليمر الاصطناعية التابع لأكاديمية العلوم الروسية في زيادة مقاومة خلايا البيروفسكايت الشمسية للحرارة.
الخلايا الشمسية الشفافة.. الحل المستقبلي لإنتاج الطاقة دون المساس بمظهر المباني
حقق فريق من العلماء من مشروع CitySolar إنجازا علميا جديدا بتسجيل رقم قياسي عالمي في كفاءة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسية الشفافة.
روسيا.. ابتكار ألواح شمسية تثبت على النوافذ لتوليد الكهرباء
اقترح علماء الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا طريقة جديدة لتطبيق أقطاب كهربائية شفافة مع أكسيد القصدير والإنديوم على خلايا البيروفسكايت لرفع كفاءة الخلايا الشمسية وجعلها شفافة.
"كفاءة عالية ووزن خفيف".. العلماء الروس يعملون على تطوير ألواح شمسية مرنة
يعمل العلماء من جامعة "ألفيروف" القومية للبحوث الأكاديمية في بطرسبورغ بالتعاون مع مركز الكفاءات "الضوئيات" على تطوير ألواح شمسية مرنة، بسماكة تقدر ببضعة ميكرونات فقط.
ابتكار بطاريات شمسية رائدة تعمل حتى في ظروف المطر
أعلن فريق علماء من الصين ابتكار نوع جديد من البطاريات الشمسية يستطيع إنتاج الطاقة حتى في أثناء المطر.
التعليقات