كاواساكي، اليابان وأوساكا، اليابان - (بزنيس واير/"ايتوس واير")- حققت شركة "باناسونيك" أطول وحدة شمسية من البيروفسكايت في العالم من خلال تطوير تقنية خفيفة الوزن باستخدام ركائز زجاجية وطرق طلاء واسعة المساحة تعتمد على الطباعة النافثة للحبر (مساحة الفتحة 802 سم2: الطول 30 سم × العرض 30 سم × السمك 2 مم) كفاءة تحويل الطاقة (16.09%).تم تحقيق ذلك كجزء من مشروع قامت به منظمة تطوير تكنولوجيا الطاقة الصناعية الجديدة (NEDO) في اليابان، والتي تعمل على "تطوير تقنيات لتقليل تكاليف توليد الطاقة من توليد الطاقة الكهروضوئية عالية الأداء والموثوقية" لتعزيز الاستخدام الواسع النطاق للطاقة الشمسية. توليد الطاقة الشمسية عالمية.
يحتوي هذا البيان الصحفي على محتوى الوسائط المتعددة.البيان الصحفي الكامل متاح على: https://www.businesswire.com/news/home/20200206006046/en/
تعمل طريقة الطلاء المعتمدة على نفث الحبر، والتي يمكن أن تغطي مساحات كبيرة، على تقليل تكاليف تصنيع المكونات.بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الوحدة ذات المساحة الكبيرة وخفيفة الوزن وعالية الكفاءة في التحويل أن تحقق توليدًا فعالاً للطاقة الشمسية في مواقع مثل الواجهات حيث يصعب تركيب الألواح الشمسية التقليدية.
ومن الآن فصاعدا، ستواصل "نيدو" و"باناسونيك" تحسين مواد طبقة البيروفسكايت لتحقيق كفاءات عالية يمكن مقارنتها بخلايا السيليكون الشمسية البلورية وبناء تكنولوجيا للتطبيقات العملية في الأسواق الجديدة.
1. الخلفية وجدت الخلايا الشمسية السيليكونية البلورية، وهي الأكثر استخدامًا على مستوى العالم، أسواقًا في قطاعات الطاقة الشمسية والسكنية والمصانع والمرافق العامة واسعة النطاق في اليابان.ومن أجل اختراق هذه الأسواق بشكل أكبر والوصول إلى أسواق جديدة، من الضروري إنشاء وحدات شمسية أكبر حجمًا وأخف وزنًا.
تتمتع خلايا البيروفسكايت الشمسية*1 بميزة هيكلية لأن سمكها، بما في ذلك طبقة توليد الطاقة، لا يتجاوز 1% من سمك خلايا السيليكون الشمسية البلورية، لذلك يمكن أن تكون وحدات البيروفسكايت أخف من وحدات السيليكون البلورية.تتيح الخفة مجموعة متنوعة من طرق التثبيت، مثل الواجهات والنوافذ باستخدام أقطاب كهربائية موصلة شفافة، والتي يمكن أن تساهم في اعتماد المباني ذات صافي الطاقة صفر (ZEB*2) على نطاق واسع.علاوة على ذلك، نظرًا لأنه يمكن تطبيق كل طبقة مباشرة على الركيزة، فإنها تتيح إنتاجًا أرخص مقارنة بتقنيات المعالجة التقليدية.ولهذا السبب تجتذب خلايا البيروفسكايت الشمسية الاهتمام باعتبارها الجيل القادم من الخلايا الشمسية.
من ناحية أخرى، على الرغم من أن تقنية البيروفسكايت تحقق كفاءة في تحويل الطاقة بنسبة 25.2%*3 أي ما يعادل تلك الخاصة بالخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلورية، إلا أنه في الخلايا الصغيرة، من الصعب نشر المادة بشكل موحد على كامل المساحة الكبيرة من خلال التكنولوجيا التقليدية.ولذلك تميل كفاءة تحويل الطاقة إلى الانخفاض.
على هذه الخلفية، تنفذ NEDO مشروع "تطوير التكنولوجيا لتقليل تكاليف توليد الطاقة من توليد الطاقة الكهروضوئية عالية الأداء والموثوقية"*4 لتعزيز انتشار توليد الطاقة الشمسية.وكجزء من المشروع، طورت باناسونيك تقنية خفيفة الوزن باستخدام ركائز زجاجية وطريقة طلاء بمساحة كبيرة تعتمد على طريقة نفث الحبر، والتي تتضمن إنتاج وتكييف الأحبار المطبقة على ركائز وحدات البيروفسكايت الشمسية.من خلال هذه التقنيات، حققت باناسونيك أعلى كفاءة في العالم في تحويل الطاقة بنسبة 16.09%*5 لوحدات الخلايا الشمسية البيروفسكايت (مساحة الفتحة 802 سم2: 30 سم طول × 30 سم عرض × 2 مم عرض).
بالإضافة إلى ذلك، تساعد طريقة الطلاء بمساحة كبيرة باستخدام طريقة نفث الحبر أثناء عملية التصنيع أيضًا على تقليل التكاليف، كما تتيح خصائص الوحدة ذات المساحة الكبيرة وخفيفة الوزن وكفاءة التحويل العالية التثبيت على الواجهات والمناطق الأخرى التي يصعب تركيبها بالطرق التقليدية الألواح الشمسية.توليد طاقة شمسية عالية الكفاءة في المكان.
ومن خلال تحسين مادة طبقة البيروفسكايت، تهدف باناسونيك إلى تحقيق كفاءات عالية يمكن مقارنتها بخلايا السيليكون الشمسية البلورية وإنشاء تقنية ذات تطبيقات عملية في الأسواق الجديدة.
2. النتائج من خلال التركيز على طريقة الطلاء بنفث الحبر التي يمكنها طلاء المواد الخام بدقة وبشكل موحد، طبقت باناسونيك التكنولوجيا على كل طبقة من طبقات الخلية الشمسية، بما في ذلك طبقة البيروفسكايت على الركيزة الزجاجية، وحققت وحدات ذات مساحة كبيرة عالية الكفاءة.كفاءة تحويل الطاقة.
[النقاط الرئيسية لتطوير التكنولوجيا] (1) تحسين تكوين سلائف البيروفسكايت، المناسبة للطلاء النافثة للحبر.من بين المجموعات الذرية التي تشكل بلورات البيروفسكايت، يعاني الميثيلامين من مشاكل الاستقرار الحراري أثناء عملية التسخين أثناء إنتاج المكونات.(يتم إزالة الميثيل أمين من بلورة البيروفسكايت بالحرارة، مما يؤدي إلى تدمير أجزاء من البلورة).ومن خلال تحويل أجزاء معينة من الميثيلامين إلى هيدروجين الفورميدين والسيزيوم والروبيديوم بأقطار ذرية مناسبة، وجدوا أن الطريقة كانت فعالة لتحقيق الاستقرار البلوري وساعدت في تحسين كفاءة تحويل الطاقة.
(2) التحكم في التركيز، وكمية الطلاء، وسرعة الطلاء لحبر البيروفسكايت في عملية تشكيل الفيلم باستخدام طريقة الطلاء النافثة للحبر، يتمتع طلاء النمط بالمرونة، في حين أن تشكيل النمط النقطي للمادة وسطح كل طبقة يعد التوحيد البلوري أمرًا ضروريًا.لتلبية هذه المتطلبات، من خلال ضبط تركيز حبر البيروفسكايت على محتوى معين، ومن خلال التحكم الدقيق في كمية الطلاء وسرعته أثناء عملية الطباعة، حققوا كفاءة عالية في تحويل الطاقة للمكونات ذات المساحة الكبيرة.
ومن خلال تحسين هذه التقنيات باستخدام عملية الطلاء أثناء تكوين كل طبقة، نجحت باناسونيك في تعزيز نمو البلورات وتحسين سمك الطبقات البلورية واتساقها.ونتيجة لذلك، فقد حققوا كفاءة في تحويل الطاقة بنسبة 16.09% واقتربوا خطوة أخرى من التطبيقات العملية.
3. التخطيط لما بعد الحدث من خلال تحقيق تكاليف معالجة أقل ووزن أخف لوحدات البيروفسكايت ذات المساحة الكبيرة، ستخطط NEDO وباناسونيك لفتح أسواق جديدة حيث لم يتم تركيب واعتماد الخلايا الشمسية من قبل.استنادًا إلى تطوير مواد مختلفة تتعلق بخلايا البيروفسكايت الشمسية، تهدف NEDO وباناسونيك إلى تحقيق كفاءة عالية تضاهي خلايا السيليكون الشمسية البلورية وزيادة الجهود لتقليل تكاليف الإنتاج إلى 15 ينًا/واط.
تم عرض النتائج في المؤتمر الدولي لآسيا والمحيط الهادئ حول البيروفسكايت والخلايا الكهروضوئية العضوية والإلكترونيات الضوئية (IPEROP20) في مركز تسوكوبا الدولي للمؤتمرات.عنوان URL: https://www.nanoge.org/IPEROP20/program/program
[ملاحظة]*1 خلية شمسية من البيروفسكايت خلية شمسية تتكون طبقتها الممتصة للضوء من بلورات البيروفسكايت.*2 مبنى صافي الطاقة صفر (ZEB) ZEB (مبنى صافي الطاقة صفر) هو مبنى غير سكني يحافظ على جودة البيئة الداخلية ويحقق الحفاظ على الطاقة والطاقة المتجددة عن طريق تركيب التحكم في حمل الطاقة وأنظمة فعالة، والهدف في نهاية المطاف هو تحقيق توازن قاعدة الطاقة السنوية إلى الصفر.*3 كفاءة تحويل الطاقة بنسبة 25.2% أعلن معهد أبحاث كوريا للتكنولوجيا الكيميائية (KRICT) ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بشكل مشترك عن رقم قياسي عالمي في كفاءة تحويل الطاقة للبطاريات صغيرة المساحة.أفضل أداء للخلية البحثية (تمت المراجعة في 11 مايو 2019) - NREL*4 تطوير تقنيات لتقليل تكلفة توليد الطاقة من توليد الطاقة الكهروضوئية عالية الأداء والموثوقية - عنوان المشروع: تقليل تكلفة توليد الطاقة من الخلايا عالية الأداء ، توليد الطاقة الكهروضوئية عالية الموثوقية تطوير التكنولوجيا / بحث مبتكر حول الخلايا الشمسية الهيكلية الجديدة / إنتاج وأبحاث مبتكرة منخفضة التكلفة - وقت المشروع: 2015-2019 (سنوي) - المرجع: بيان صحفي صادر عن NEDO في 18 يونيو 2018 " أكبر خلية شمسية في العالم تعتمد على وحدة بيروفسكايت الكهروضوئية "https://www.nedo.go.jp/english/news/AA5en_100391.html*5 كفاءة تحويل الطاقة 16.09% المعهد الوطني الياباني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة قيمة كفاءة الطاقة يتم قياسها بطريقة MPPT (طريقة تتبع أقصى نقطة للطاقة: وهي طريقة قياس أقرب إلى كفاءة التحويل في الاستخدام الفعلي).
تعد شركة باناسونيك شركة رائدة عالميًا في تطوير العديد من التقنيات والحلول الإلكترونية للعملاء في مجالات الإلكترونيات الاستهلاكية والسكنية والسيارات والأعمال التجارية بين الشركات.احتفلت باناسونيك بالذكرى المئوية لتأسيسها في عام 2018 ووسعت أعمالها على مستوى العالم، حيث تدير حاليًا ما مجموعه 582 شركة فرعية و87 شركة مرتبطة حول العالم.اعتبارًا من 31 مارس 2019، وصل صافي مبيعاتها الموحدة إلى 8.003 تريليون ين.تلتزم باناسونيك بالسعي لتحقيق قيمة جديدة من خلال الابتكار في كل قسم، وتسعى جاهدة لاستخدام تكنولوجيا الشركة لخلق حياة أفضل وعالم أفضل للعملاء.
وقت النشر: 05 ديسمبر 2023