اكتشف الفيزيائيون في جامعة ITMO طريقة جديدة لاستخدام المواد الشفافةالخلايا الشمسيةمع الحفاظ على كفاءتها.وتعتمد التقنية الجديدة على أساليب التشويب، التي تغير خصائص المواد عن طريق إضافة الشوائب ولكن دون استخدام معدات متخصصة باهظة الثمن.

تم نشر نتائج هذا البحث في مجلة ACSApplied Materials & Interfaces ("OPVs ذات الجزيئات الصغيرة ذات البوابات الأيونية: المنشطات البينية لمجمعات الشحن وطبقات النقل").

أحد التحديات الأكثر روعة في مجال الطاقة الشمسية هو تطوير مواد شفافة حساسة للضوء ذات أغشية رقيقة.ويمكن تطبيق الفيلم فوق النوافذ العادية لتوليد الطاقة دون التأثير على مظهر المبنى.لكن تطوير خلايا شمسية تجمع بين الكفاءة العالية ونفاذية الضوء الجيدة أمر صعب للغاية.

تحتوي الخلايا الشمسية التقليدية ذات الأغشية الرقيقة على ملامسات خلفية معدنية غير شفافة تلتقط المزيد من الضوء.تستخدم الخلايا الشمسية الشفافة أقطابًا كهربائية لنقل الضوء.في هذه الحالة، سيتم فقدان بعض الفوتونات حتمًا أثناء مرورها، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الجهاز.علاوة على ذلك، فإن إنتاج قطب كهربائي خلفي بخصائص مناسبة يمكن أن يكون مكلفًا للغاية،» كما يقول بافيل فوروشيلوف، الباحث في كلية الفيزياء والهندسة بجامعة ITMO.

يتم حل مشكلة الكفاءة المنخفضة باستخدام المنشطات.لكن ضمان تطبيق الشوائب بشكل صحيح على المادة يتطلب أساليب معقدة ومعدات باهظة الثمن.اقترح الباحثون في جامعة ITMO تقنية أرخص لإنشاء ألواح شمسية "غير مرئية"، وهي تقنية تستخدم السوائل الأيونية لتخدير المادة، مما يغير خصائص الطبقات المعالجة.

"في تجاربنا، أخذنا خلية شمسية صغيرة ذات أساس جزيئي وربطنا بها أنابيب نانوية.بعد ذلك، قمنا بتطعيم الأنابيب النانوية باستخدام بوابة أيونية.قمنا أيضًا بمعالجة طبقة النقل المسؤولة عن وصول الشحنة من الطبقة النشطة إلى القطب بنجاح.لقد تمكنا من القيام بذلك بدون غرفة مفرغة والعمل في ظل الظروف المحيطة.كل ما كان علينا فعله هو إسقاط بعض السائل الأيوني وتطبيق القليل من الجهد الكهربائي لإنتاج الأداء اللازم." وأضاف بافيل فوروشيلوف.

ومن خلال اختبار التكنولوجيا الخاصة بهم، تمكن العلماء من زيادة كفاءة البطارية بشكل كبير.ويعتقد الباحثون أنه يمكن استخدام نفس التكنولوجيا لتحسين أداء أنواع أخرى من الخلايا الشمسية.وهم يخططون الآن لتجربة مواد مختلفة وتحسين تكنولوجيا المنشطات نفسها.