اكتشاف جديد في علم المعادن قد يؤدي إلى إنتاج ألواح شمسية أرخص وأفضل

لتحسين كفاءة الألواح الشمسية، أصبح العلماء مهتمين بشكل متزايد بالبيروفسكايت، وهو معدن طبيعي صعب المراس له هيكل بلوري فريد.

لسوء الحظ، ثبت أنّ المعدن غير متعاون، ففي درجة حرارة الغرفة تكون ثلاثة من تشكيلاته الذرية الأربعة المحتملة غير مستقرة وسرعان ما يعود إلى حالته الرابعة، ممّا يجعله عديم الفائدة في محاولة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.

لكن ولحسن الحظ، ربّما نجح فريق من العلماء في جامعة ستانفورد ووزارة الطاقة في التوصل إلى حل، كما هو موضح في ورقة بحثية نُشرت في مجلة (Nature Communications) المرموقة.

منهجهم بسيط بشكل مدهش: ضغط الحالة الرابعة من البيروفسكايت داخل خلية سندان ماسي في درجات حرارة عالية.

يقول الباحثون أنّ التركيب الذري الناتج ليس فقط فعالًا وصالحًا لتوليد الكهرباء من أشعة الشمس، ولكنه أيضًا مستقر في درجة حرارة الغرفة.

قالت يو لين، الباحثة في معهد ستانفورد لعلوم المواد والطاقة، في بيان: “هذه أول دراسة تستخدم الضغط للتحكم في هذا الاستقرار، وهي حقًا تفتح الكثير من الاحتمالات”.

وأضافت لين: “الآن بعد أن وجدنا هذه الطريقة المثلى لإعداد المواد، هناك إمكانية لتوسيع نطاقها للإنتاج الصناعي، ولاستخدام نفس النهج للتعامل مع مراحل البيروفسكايت الأخرى”.

أثارت المرحلة “السوداء” من البيروفسكايت، وهي المرحلة التي نجح العلماء في جعلها مستقرة، اهتمام العلماء لسنوات منذ أن تبين أنّها فعالة للغاية في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، ممّا يجعلها بمثابة الكأس المقدسة لتكنولوجيا الألواح الشمسية.

من خلال ضغط البيروفسكايت بين طرفين من الألماس، أي ما يعادل 1000 إلى 6000 مرة من الضغط الجوي، وتسخينه إلى 450 درجة مئوية، وجد الباحثون طريقة للحفاظ على المادة في حالتها السوداء حتى بعد انخفاض الضغط ودرجات الحرارة إلى المستويات الطبيعية.

مع ذلك، يبقى أحد التحديات الرئيسية هو توسيع نطاق التكنولوجيا لجعلها طريقة مُجدية لتصنيع الجيل التالي من الألواح الشمسية على نطاق صناعي.

–