علماء إسبان من معهد علوم وتكنولوجيا المواد (ICMS) في إشبيلية المتقدمة خلية شمسية هجينة فريدة من نوعها تعتمد على البيروفسكايت، قادرة على تحويل كل من الإشعاع الشمسي وطاقة قطرات المطر المتساقطة إلى كهرباء في آن واحد. تجمع هذه التقنية بين التأثير الكهروضوئي التقليدي لأشعة الشمس والتأثير الكهروإجهادي لقطرات المطر. باختصار، إنها حلٌّ مناسب لجميع الأحوال الجوية.
الفكرة الأساسية بسيطة: ابتكار جهاز متعدد الوظائف يعمل بكفاءة عالية في مختلف الظروف الجوية، وخاصة في المناطق التي تشهد هطول أمطار متكرر. يعتمد تصميم الخلية على طبقة من البيروفسكايت لتوليد الطاقة الشمسية، تعلوها طبقة رقيقة من بوليمر مفلور من CFₓ، يتميز بعدة خصائص مهمة: شفافية عالية (أكثر من 90%)، وكراهية للماء، والقدرة على توليد الطاقة الكهروإجهادية.
تحمي هذه الطبقة الواقية، التي تُرسّب في درجة حرارة الغرفة في فراغ باستخدام تقنية الرش البلازمي، مادة البيروفسكايت الحساسة من الرطوبة، بينما تسمح في الوقت نفسه بتجميع الطاقة من اصطدام قطرات المطر. فعندما تصطدم قطرة مطر بسطح ما وتنفصل عنه، يحدث تلامس وانفصال للشحنات بين المادتين، مما يُولّد نبضة كهربائية.
أظهرت النماذج التجريبية كفاءة كهروضوئية بلغت 17,9%. وأظهر المكون الكهروإجهادي للجهاز أداءً مذهلاً: جهد دائرة مفتوحة يصل إلى 110 فولت لكل قطرة، وكثافة طاقة قصوى تبلغ حوالي 4 ميلي واط/م². في الوضع الهجين، عند نصف إشعاع الشمس (500 واط/م²)، تم تحقيق كثافة تيار دائرة قصر تبلغ 11,6 ميلي أمبير/م²، وبلغ جهد الذروة من القطرات 12 فولت. كما ابتكر الباحثون نموذجًا تجريبيًا قامت فيه الخلية الهجينة بشحن مكثف فائق وتزويد شريط إضاءة LED بالطاقة عبر محول.
يُمهد هذا التطوير، الذي نفذه مشروعا 3DScavengers وDrop Ener بدعم من المجلس الأوروبي للبحوث وصندوق الجيل القادم، الطريق أمام ألواح شمسية أكثر تنوعًا. فبينما لا يزال ضوء الشمس المصدر الرئيسي للطاقة، تُسهم الطاقة الإضافية من المطر في تسريع شحن البطاريات في الطقس الغائم. ومع ذلك، لا يزال توسيع نطاق هذه التقنية ليشمل ما هو أبعد من النماذج الأولية المختبرية أمرًا صعبًا ويتطلب المزيد من البحث.
المصدر:
المصدر: 3dnews.ru
