أظهر باحثون من جامعة بوتسدام، مع زملاء من جامعات أخرى، أن الفحص الميداني الناجم عن الأيونات هو عامل مهيمن في الاستقرار التشغيلي للخلايا الشمسية البيروفسكايت. النتائج التي توصلوا إليها، نشرت في المجلة الطاقة الطبيعة، وضع الأساس لاستراتيجيات جديدة لتحسين عمر الجيل القادم من الخلايا الشمسية.
تعد الطاقة الشمسية المولدة من الخلايا الكهروضوئية واحدة من أكثر أشكال الطاقة المتجددة انتشارًا. تعتبر الخلايا الشمسية الترادفية القائمة على البيروفسكايت من الجيل التالي التكنلوجيا وقد تفوقت على أداء التقنيات التقليدية القائمة على السيليكون. ومع ذلك، فإن استقرار البيروفسكايت يتخلف بشكل كبير عن خلايا السيليكون بمقدار مرتبة واحدة تقريبًا في العمر.
عادةً ما يُعزى ضعف استقرار البيروفسكايت إلى العيوب الإلكترونية، أو أكسدة القطب الكهربائي، أو الطبيعة الأيونية للبيروفسكايت، أو التحلل الكيميائي تحت الرطوبة والأكسجين. يعد فهم آلية التدهور الأساسية أمرًا بالغ الأهمية لتمكين التحسينات المستهدفة.
يقول مارتن ستولتيرفوت، الرئيس السابق لمجموعة أبحاث هايزنبرغ بوتسدام بيرو في جامعة بوتسدام، والأستاذ الحالي في جامعة بوتسدام الصينية: "في مقالتنا، أثبتنا أن التركيز المتزايد للعيوب في الخلايا ليس على ما يبدو عاملاً حاسماً في تدهور الخلايا". جامعة هونغ كونغ.
وبدلاً من ذلك، فإن إنشاء المزيد والمزيد من الأيونات المتنقلة تحت الضغوطات الخارجية في أشباه الموصلات البيروفسكايت هو الذي يحجب المجال المدمج في ممتص البيروفسكايت مما يؤدي إلى خسائر في استخلاص الشحنة.
"لقد أظهرنا أن الفحص الميداني الناجم عن الأيونات يهيمن على الاستقرار التشغيلي لمختلف خلايا البيروفسكايت شائعة الاستخدام. على سبيل المثال، يمكننا استخدام البصمات الأيونية المكتشفة في الأجهزة المطورة حديثًا للتنبؤ بدقة باستقرار الخلايا.
تضع هذه النتائج الأساس لاستراتيجيات جديدة لتحسين عمر الخلية وتسريع تطوير خلايا البيروفسكايت الجديدة ذات الثبات المتميز.