يمكن زيادة التأثير الكهروضوئي للبلورات الحديدية الكهربية بمعامل 1000 إذا تم ترتيب ثلاث مواد مختلفة بشكل دوري في شبكة. تم الكشف عن هذا في دراسة أجراها باحثون في جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ (MLU). لقد حققوا ذلك من خلال إنشاء طبقات بلورية من تيتانات الباريوم،و تيتانات السترونتيوم، وتيتانات الكالسيوم، والتي تم وضعها بالتناوب فوق بعضها البعض.
". [12 يوليو 2022: Tom Leonhardt Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg]
د. سالم موسى القحطاني
_________
يمكن زيادة التأثير الكهروضوئي للبلورات الحديدية الكهربية بمعامل 1000 إذا تم ترتيب ثلاث مواد مختلفة بشكل دوري في شبكة. تم الكشف عن هذا في دراسة أجراها باحثون في جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ (MLU). لقد حققوا ذلك من خلال إنشاء طبقات بلورية من تيتانات الباريوم،و تيتانات السترونتيوم، وتيتانات الكالسيوم، والتي تم وضعها بالتناوب فوق بعضها البعض.
نشرت النتائج التي توصلوا إليها، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من كفاءة الخلايا الشمسية، في مجلة "Science Advances".
تعتمد معظم الخلايا الشمسية حاليًا على السيليكون ؛ ومع ذلك ، فإن كفاءتها محدودة. وقد دفع هذا الباحثين إلى فحص مواد جديدة ، مثل المواد الفيروكهربائية ومثل تيتانات الباريوم ، وهو أكسيد مختلط مصنوع من الباريوم والتيتانيوم.
يوضح الفيزيائي الدكتور Akash Bhatnagar من مركز كفاءة الابتكار التابع لـ MLU: "تعني الطاقة الفيروكهربائية أن المادة قد فصلت مكانيًا الشحنات الموجبة والسالبة". "يؤدي فصل الشحنة إلى بنية غير متماثلة تمكن من توليد الكهرباء من الضوء." على عكس السيليكون، لا تتطلب البلورات الكهرومائية ما يسمى تقاطع pn لإنشاء التأثير الكهروضوئي ، وبعبارة أخرى ، لا توجد طبقات منشطة إيجابية
وسلبية. هذا يجعل إنتاج الألواح الشمسية أسهل بكثير.
ومع ذلك ، لا يمتص تيتانات الباريوم النقية الكثير من ضوء الشمس وبالتالي يولد تيارًا ضوئيًا منخفضًا نسبيًا. لكن أظهر أحدث بحث أن الجمع بين طبقات رقيقة للغاية من مواد مختلفة يزيد بشكل كبير من إنتاجية الطاقة الشمسية. "الشيء المهم هنا هو أن المادة الفبروكهربية تتناوب مع مادة شبه كهربية. وعلى الرغم من أن الأخيرة لا تحتوي على شحنات منفصلة ، إلا أنها يمكن أن تصبح فيروكهربائية في ظل ظروف معينة ، على سبيل المثال عند درجات حرارة منخفضة أو عندما يتم تعديل بنيتها الكيميائية بشكل طفيف ،" يوضح بهاتناغار
اكتشفت مجموعة أبحاث بهاتناغار أن التأثير الكهروضوئي يتعزز بشكل كبير إذا تبادلت الطبقة الفيروكهربية ليس فقط بطبقة واحدة ، ولكن بطبقتين مختلفتين شبه كهروضوئية. يوضح Yeseul Yun ، طالب الدكتوراه في MLU والمؤلف الأول للدراسة: "قمنا بدمج تيتانات الباريوم بين تيتانات السترونتيوم وتيتانات الكالسيوم. وقد تم تحقيق ذلك عن طريق تبخير البلورات باستخدام ليزر عالي الطاقة وإعادة وضعها على ركائز حاملة. أنتج هذا مادة مصنوعة من 500 طبقة يبلغ سمكها حوالي 200 نانومتر ".
عند إجراء القياسات الكهروضوئية ، تم تشعيع المادة الجديدة بضوء الليزر. فاجأت النتيجة حتى مجموعة البحث: بالمقارنة مع تيتانات الباريوم النقي بسماكة مماثلة ، كان التدفق الحالي أقوى بما يصل إلى 1000 مرة - وهذا على الرغم من حقيقة أن نسبة تيتانات الباريوم باعتبارها المكون الكهروضوئي الرئيسي قد انخفضت بنحو الثلثين.
يوضح أكاش بهاتناغار: "يبدو أن التفاعل بين الطبقات الشبكية يؤدي إلى سماحية أعلى بكثير - وبعبارة أخرى ، فإن الإلكترونات قادرة على التدفق بسهولة أكبر بسبب إثارة الفوتونات الضوئية". أظهرت القياسات أيضًا أن هذا التأثير قوي جدًا: فقد ظل ثابتًا تقريبًا على مدار ستة أشهر.
يجب الآن إجراء مزيد من البحث لمعرفة بالضبط ما الذي يسبب التأثير الكهروضوئي الرائع.
الدكتور باتناغار واثق من أنه يمكن استخدام الإمكانات التي أظهرها المفهوم الجديد للتطبيقات العملية في الألواح الشمسية. "تُظهر بنية الطبقة إنتاجية أعلى في جميع نطاقات درجات الحرارة مقارنةً بكهرباء الفيروكهربائية النقية. كما أن البلورات أكثر متانة بشكل ملحوظ ولا تتطلب تغليفًا خاصًا."
Solar panel innovation generates 1,000x more power (thebrighterside.news)
تعليقي: ان اصبح هذا الاكتشاف واقعا فسيحدث تغيرا غير مسبوق لحياة البشر في كل مكان..!!
