روسيا.. ابتكار بطاريات شمسية أعلى كفاءة

ابتكر علماء جامعة بطرسبورغ الروسية بطاريات شمسية عالية الكفاءة، أساسها مركبات أشباه الموصلات على ركائز من السيليكون، وكلفتها أقل من المستخدمة حاليا.

 

وتفيد مجلة Solar Energy Materials and Solar Cells، بأن العلماء في الوقت الحاضر يولون اهتماما أكبر لتطوير الطاقة البديلة التي يطلق عليها "التكنولوجيا الخضراء" وأكثرها شيوعا هي الطاقة الشمسية. ولكن استخدام هذه الطاقة على نطاق واسع يواجه مجموعة مشكلات. فالبطاريات الشمسية التقليدية كفاءتها 20-25% فقط. لذلك للحصول على كفاءة أعلى لا بد من استخدام مركبات أشباه موصلات أكثر تعقيدا، ما يرفع تكلفتها كثيرا.

 

وقد اكتشف علماء الجامعة الوطنية للبحوث العلمية وجامعة ألفيوروف الأكاديمية، ومعهد إيوفي للفيزياء والتكنولوجيا في بطرسبورغ، أن بنية أشباه الموصلات A3B5، وهي مواد تتكون من عناصر المجموعتين الثالثة والخامسة في الجدول الدوري، يمكن أن تنمو على ركائز سيليكون رخيصة الثمن، ما يسمح بتخفيض تكلفة عناصر البطاريات الشمسية.

 

ويقول الباحث إيفان موخين من الجامعة الوطنية للبحوث العلمية، "تكمن الصعوبة الرئيسية في الحصول على مركبات أشباه الموصلات على ركائز من السيليكون، لأن مؤشرات شبكة بلوراتها يجب أن تكون مماثلة لمؤشرات بلورات السيليكون. ولكن أشباه الموصلات لها هذه الخاصية من بينها فوسفيد الغاليوم (GaP)، الذي لا يصلح لإنشاء الخلايا الشمسية لسوء امتصاصه ضوء الشمس. ولكن عند إضافة النتروجين إليه نحصل على محلول GaPN، فيصبح مادة ممتازة للخلايا الشمسية، وينمو على ركيزة من السليكون".

 

وقد اختبر الباحثون ابتكارهم بنجاح في المختبر واكتشفوا أن زيادة عدد الطبقات الضوئية، تؤدي إلى رفع كفاءة البطارية الشمسية كثيرا، لأن كل طبقة سوف تمتص جزءا من الطيف الشمسي بفعالية أكبر.

 

ويضيف موخين، إذا أضفنا الزرنيخ إلى المحلول سنحصل على GaPNAs، الذي ينمو على ركيزة سيليكون على شكل طبقات، تعمل في أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي، ما يرفع كفاءة البطارية الشمسية بنسبة 40% .