محطمة الرقم القياسي من حيث الكفاءة.. فريق صيني يبتكر خلايا شمسية خالية من الرصاص وصديقة للبيئة

شانغهاي 17 أكتوبر 2025 (شينخوا) في تقدم بارز نحو تعزيز الطاقة الخضراء، نجح علماء صينيون في ابتكار خلية شمسية قائمة على القصدير تحقق كفاءة تحويل للطاقة تضاهي نظيراتها التقليدية المعتمدة على الرصاص، مع التخلص في الوقت ذاته من المخاطر البيئية والصحية المرتبطة بالرصاص.

ونُشرت نتائج هذا الإنجاز في مجلة "نيتشر" يوم الأربعاء الماضي، ويتوقع أن يسرّع هذا الابتكار من تطبيق الخلايا الشمسية البيروفسكايتية، وهي من الاتجاهات الرائدة في تقنيات الطاقة الكهروضوئية من الجيل الجديد، في الاستخدامات اليومية.

وتعتبر الخلايا الشمسية البيروفسكايتية من أبرز الابتكارات الواعدة بفضل كفاءتها العالية وتكاليف إنتاجها المنخفضة، غير أن اعتمادها على عنصر الرصاص السام أثار مخاوف بشأن إمكانية استخدامها على نطاق واسع.

لكن فريقا بحثيا بقيادة علماء من جامعة فودان الصينية طوّر بديلا خاليا من الرصاص حقق رقما قياسيا في كفاءة تحويل الطاقة بلغ 17.7 في المائة، وهو الأعلى حتى الآن لهذا النوع من الخلايا.

وقال ليانغ جيا، المؤلف المراسل المشارك للدراسة إن هدف الفريق كان تطوير خلية شمسية خضراء حقا في كامل دورة حياتها. وأضاف أن عنصر القصدير يمثل خيارا مثاليا لأنه وفير وآمن ومتوافق بدرجة عالية مع تحويل الطاقة الشمسية، ويسهل تصنيعه على نطاق واسع.

وفي حين كانت الخلايا المعتمدة على القصدير سابقا تكافح لتجاوز كفاءة 10 في المائة بسبب سهولة تأكسد أيونات القصدير وعدم استقرار الواجهة بين الطبقات، ومن أجل تجاوز هذا التحدي، أعاد فريق ليانغ تصميم تلك الواجهة عبر إدخال طبقة جزيئية رقيقة تشكل واجهة متجانسة ذات توافق مثالي في مستويات الطاقة.

وساعد هذا التصميم على تكوين طبقة سفلية "فائقة البلل" تعمل على توجيه نمو أغشية بيروفسكايتية موحدة وعالية الجودة قائمة على القصدير مع تقليل العيوب البنيوية، حسب الدراسة.

وأشار ليانغ إلى أن تكلفة المواد الخام للخلايا القائمة على القصدير أقل نظريا بكثير من نظيراتها القائمة على السيليكون.

ومن المتوقع أن تستخدم هذه التقنية للطاقة الكهروضوئية الخضراء على نطاق واسع في المنشآت الكهروضوئية المدمجة في المباني، والأجهزة القابلة للارتداء وأسقف المركبات وأنظمة الطاقة النظيفة خارج نطاق الشبكة.

وأكد ليانغ أن هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الطاقة التي تكون على تماس مباشر مع الإنسان.