الكافيين بديلًا لمركبات الخلايا الشمسية لتوليد الطاقة

الكافيين بديلًا لمركبات الخلايا الشمسية لتوليد الطاقة

13 أكتوبر , 2019

الملخص:

يمكن استبدال أحد مكونات الخلايا الشمسية التي تستعمل حاليًا لتحويل الضوء إلى كهرباء ببديل أكثر فعالية وهو الكافيين.

الكافيين الموجود في القهوة هو مركب قلوي من شأن جزيئاته أن تتفاعل مع البيروفسكيت.

اعتقاد ونج أنه مع المزيد من الأبحاث عن فعالية الكافيين, سيكون بالإمكان تصنيع الخلايا الشمسية المكونة من البيروفسكيت على نطاق أوسع.

بالرغم من أن الكافيين حسّن من أداء الخلايا التي تستخدم البيروفسكيت لامتصاص الضوء إلا أن العلماء لايعتقدون أنه قد ينجح مع الأنواع الأخرى من الخلايا الشمسية.

اكتشف علماء من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وسولارجيجا للطاقة في الصين أنه يمكن استبدال أحد مكونات الخلايا الشمسية التي تستعمل حاليًا لتحويل الضوء إلى كهرباء ببديل أكثر فعالية وهو الكافيين.

 تم نشر البحث في الـ25 من أبريل في مجلة جول “Joule”, قد يساعد هذه الاكتشاف على زيادة التنافس في مجال توليد الطاقة.

يقول جنق شو وهو مرشح  للدكتوراه في جامعة كاليفورنيا:”بدأ الأمر كله كمزحة أثناء احتساء القهوة الصباحية, كنا نتناقش حول الخلايا الشمسية المكونة من البيروفسكيت حين قال روي ونغ: ذا كنا بحاجة إلى القهوة لتزويدنا بالطاقة فماذا عن البيروفسكيت؟ هل من الممكن أن تحتاج الكافيين لتعمل بكفاءة أكثر”.

هذا التعليق العفوي ساعد الفريق على تذكر أن الكافيين الموجود في القهوة هو مركب قلوي من شأن جزيئاته أن تتفاعل مع البيروفسكيت.

 تضمنت المحاولات السابقة لزيادة ثبات الخلايا الشمسية إضافة طبقة جديدة من البيروفسكيت باستخدام مكونات مثل:ثنائي ميثيل السَلفُوكسِيد ولكنها لم تكن ناجحة, لم يقم أحد باختبار الكافيين حتى الآن.

بدأ الفريق باختبار النظرية حيث أضافوا الكافيين إلى طبقة البيروفسكيت في خلية شمسية مكونة من 40 طبقة مستخدمين التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء وهي طريقة تستعمل فيها الأشعة تحت الحمراء للتعرف على المركبات الكيميائية والذي أظهر اتحاد الكافيين مع بقية المواد.

أجرى العلماء عدة تجارب أخرى ولاحظوا أن مجموعة الكبونيل وهي مركبات تحوي الكربون مرتبطة ثنائيًا بالأكسجين موجودة في الكافيين تفاعلت مع أيونات الرصاص مكونة مايسمى بالقفل الجزيئي والذي زاد من الحد الأدنى من الطاقة اللازم لتفاعل البيروفسكيت وبالتالي رفع من فعالية الخلايا الشمسية من 17% إلى 20% واستمر القفل الجزيئي بالحدوث مع ارتفاع درجة الحرارة مما يمنع الحرارة من التسبب بتفكك الطبقات.

“تفاجأنا بالنتيجة, أثناء محاولتنا الأولى لإدراج الكافيين حصلنا على أعلى مقدار من  الكفاءة التي استطعنا تخيلها على الورق” يقول ونج وهو مرشح للدكتوارة أيضًا في جامعة كاليفورنيا.

بالرغم من أن الكافيين حسّن من أداء الخلايا التي تستخدم البيروفسكيت لامتصاص الضوء إلا أن العلماء لايعتقدون أنه قد ينجح مع الأنواع الأخرى من الخلايا الشمسية, التركيب الفريد للكافيين يسمح له بالتفاعل مع البيروفسكيت ويعتبر هذا المركب أقل سعرًا وأكثر مرونة من السيليكون بالإضافة  إلى سهولة تصنيعه, يعتقد ونج أنه مع المزيد من الأبحاث عن فعالية الكافيين, سيكون بالإمكان تصنيع الخلايا الشمسية المكونة من البيروفسكيت على نطاق أوسع.

“سيساعدنا الكافيين على الحصول على درجة تبلور أكبر للبيروفسكيت بالإضافة إلى تقليل العيوب المصنعية وثبات أفضل” يقول ونج.

ترجمة: فاطمة فودة

مراجعة:فاطمة الهوساوي

المصدر: https://www.sciencedaily.com


اترك تعليقاً

القائمة البريدية

اشترك في قائمتنا البريدية ليصلك جديد مقالاتنا العلمية وكل ماهو حصري على مجموعة نون العلمية