ابتكار لوحات شمسية من السيليكون تزود كفاءة الكهرباء

أنشأ باحثون في شركة "كانيكا" للطاقة الشمسية في أوساكا في اليابان، لوحة شمسية مصنوعة من طبقات رقيقة من السليكون بكفاءة قياسية بلغت 26%، وحتى الآن أظهرت الألواح الشمسية من السليكون كفاءة تبلغ 29% نظريًا، لكنها أظهرت عمليًا معدل منخفض بلغ 20%، إلا أن الألواح الجديدة التي أنشأتها الشركة حققت معدل كفاءة بلغ 26.3%، متخطية الرقم القياسي السابق بنسبة 2.7%.

 وأشار الباحثون، في بحثهم في مجلة Nature Energy، إلى أنهم تمكنوا من تحسين الخلايا الشمسية لتحقق كفاءة بنسبة 26.6%، مؤكدين في الدراسة، بقيادة  كونتا يوشيكاوا "، أن تحسين كفاءة التحويل الضوئي للخلايا الشمسية من السليكون يعد أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز نشر الكهرباء المتجددة، حيث يجب تحسين خصائص الجهاز الأساسية مثل العمر والمقاومة والخصائص البصرية للحد من إعادة التركيب والخسائر البصرية.

ونظر الباحثون، إلى حيث فُقدت الطاقة بين الدراسات النظرية والعملية ما منع الخلية من الوصول إلى الكفاءة المتوقعة بنسبة 29%، مقدرون أن 0.5% من الخسارة ناجمة عن خسارة مقاومة و1% ترجع إلى خسارة بصرية و1.2% ترجع إلى خسارة إعادة تركيب، والتي يُمنع فيها الإلكترون الحر من الاستمرار في المجموعة  الحالية، ولتقليل تلك الأرقام  قاموا ببناء خلية مساحتها 180.4 سنتمير مربع مصنوعة من طبقات من السليكون باسم "HJ"، حيث وضعت أقطاب ذات مقاومة منخفضة في الجزء الخلفي من الخلية، ما أدى إلى زيادة عدد الفوتونات المجمعة داخل الخلية من الجهة الأمامية، وتم تغطية الجهة الأمامية من الخلية بطبقة من السليكون غير المتبلور وطبقة مضادة  للانعكاس، للتأكد من جمع الفوتونات بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

وأضاف الباحثون " استخدمنا عمليات متوافقة صناعيُا لتصنيع الخلايا الشمسية من السليكون على نطاق واسع، والتي تضم سليكون متبلور وغير متبلور، وزوادت كفاءة التحول الضوئي عن 26% مع مساحة قدرها 180.4 سنتيمتر مربع، ما يمثل تحسن بنسبة 2.7% مقارنة بالكفاءة السابقة المقدرة بـ 25.6%"، وفي حين أن تلك الألواح يمكنها إنقاذ ملايين أصحاب المنازل، كتبوا "هناك حاجة إلى المزيد من العمل قبل تجميع الخلايا الفردية في لوحة للطاقة الشمسية المتاحة تجاريًا"، ومن غير الواضح كم سيتكلف تركيب اللوحات.