شارك
الرئيسية
اكتشف فريق دولي من العلماء أن حفر الخلايا الشمسية الرقيقة بنمط معين من الخطوط الشبكية يمكن أن يعزز امتصاص الضوء بنسبة 125%. ونشرت الدراسة في دورية «أوبتيكا» العلمية.
حتى الآن، لم تحقق محاولات تصميم الخلايا الشمسية الشبكية البسيطة سوى زيادة طفيفة في نسبة امتصاص ضوء الشمس، وقد أدى ذلك إلى تعديلات هيكلية أكثر تعقيداً من الناحية النظرية.
ركز الباحثون على تحديد الاعتبارات النظرية الأساسية التي تمكّنهم من الحصول على نمط محسن لتشتيت وانحراف ضوء الشمس. وجعل الخلية الشمسية تمتص المزيد من الطاقة عن طريق حبس المزيد من ضوء الشمس، مع تقليل الإنعكاس. وتقترح النمذجة الخاصة بالدراسة أن الخطوط المحززة، المرتبة في بنية دورية بسيطة شبه عشوائية، تحسن أداء «المجال الضوئي».
في إحدى التجارب، استطاع الفريق محاكاة أداء مجال ضوئي بنمط رقعة الشطرنج، مصنوع من لوح سيليكون بلوري «c-Si» بسماكة 1 ميكرومتر فقط «أرق عدة مرات من خيط العنكبوت الحريري»، ومقارنته بأنواع أخرى من تصميمات الخلايا الشمسية بما في ذلك الخلية المستوية العادية والخطوط الرأسية والخطوط المتقاطعة وغيرها.
تشير النتائج أن هذه الألواح تولد تياراً أكثر من أيٍ من الخلايا المنافسة، وتولد طاقة أكثر بنسبة حوالي 125% من الخلية الشمسية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، هذا التصميم يمكن أن يكون أسهل في التصنيع، وأكثر متانة من أنماط الخلايا الشمسية ذات البنية النانوية الأخرى الأكثر تعقيداً. ويوفر هذا التصميم إمكانية زيادة دمج الخلايا الشمسية في مواد أرق ومرنة وبالتالي خلق المزيد من الفرص لاستخدام الطاقة الشمسية في المزيد من المنتجات.
ستمتص هذه الخلايا 10 أضعاف الطاقة الشمسية بنفس الكمية المستخدمة من مادة الامتصاص. وستمكّن من التوسع السريع للخلايا الكهروضوئية، وزيادة إنتاج الكهرباء الشمسية، وتقليل استهلاكنا للمنتجات التي تزيد انبعاث الكربون في الجو.