الصين تبتكر خلايا شمسية عضوية فائقة الاستقرار تحافظ على 97% من أدائها

طور فريق بحثي من جامعة وهان الصينية للتكنولوجيا نوعا جديدا من خلايا شمسية بوليمرية (عضوية) يتميز بكفاءة عالية واستقرار تشغيلي طويل الأمد، حيث نجح في تحقيق كفاءة تحويل طاقة بلغت 19.1%، وأظهرت استقرارا استثنائيا باحتفاظها بـ 97% من أدائها بعد 2000 ساعة تشغيل في الهواء.

تتميز الخلايا الشمسية البوليمرية بعدة خصائص تجعلها واعدة في قطاع الطاقة المتجددة، من بينها:

خفة الوزن، والمرونة العالية، وإمكانية التصنيع عبر المحاليل الكيميائية، وأظهرت النتائج أن الخلايا الجديدة احتفظت بـ97% من كفاءتها بعد 2000 ساعة من التشغيل في الهواء.

كما أشار الفريق إلى أن العمر التشغيلي المتوقع قد يتجاوز 100 ألف ساعة وفقا للنماذج التقديرية.

وذكر الباحث المشارك Tao Wang أن الاستراتيجية المعتمدة لا تحسن فقط من الاستقرار، بل تخلق أيضا مسارات فعالة لنقل الشحنات الكهربائية داخل الطبقة النشطة، مع تقليل الفراغات الحرة التي تؤثر سلبا في الأداء.

ووجد الباحثون أن البوليمرات تحتوي على روابط كيميائية ضعيفة إضافية بين الوحدات المتكررة، إلى جانب الروابط الضعيفة المعروفة في الجزيئات الصغيرة، مما يؤدي إلى انخفاض الاستقرار الضوئي، لكن دمج مستقبلات جزيئية صغيرة داخل المصفوفة البوليمرية ساعد على تقليل تشابك السلاسل وتحسين ترتيب الجزيئات، مما عزز الاستقرارين الضوئي والحراري في آن واحد.

وأكد الفريق البحثي أن تحسين كفاءة التحويل الطاقي والاستقرار التشغيلي يعد شرطا أساسيا لجعل الخلايا الشمسية البوليمرية قابلة للتسويق على نطاق واسع، وأشار الباحثون إلى أن نتائجهم تمهد الطريق لتطوير مواد كهروضوئية عضوية قابلة للتطبيق التجاري، خاصة في أنظمة الطاقة المستدامة اللامركزية، مثل الأسطح المرنة والأجهزة المحمولة.

تمثل هذه النتائج تقدما مهما في مجال الخلايا الشمسية العضوية، حيث توضح العلاقة بين البنية الجزيئية والعمر التشغيلي للأجهزة ، كما توفر مسارا عمليا لتطوير خلايا شمسية مرنة وعالية الكفاءة يمكن استخدامها في تطبيقات متنوعة، من المباني الذكية إلى الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.