معالجة بالبلازما تساعد خلايا البيروفسكايت الشمسية على الجمع بين الكفاءة والمتانة

أتاحت معالجة سطحية تعتمد على البلازما لخلايا البيروفسكايت الشمسية الحفاظ على كفاءة عالية في تحويل الطاقة مع مقاومة التدهور في اختبارات قاسية. وطوّر المعالجة فريق من جامعة بكين، وقلّلت العيوب عند سطح فاصل حاسم إلى نحو عُشر مستواها السابق. وبلغت كفاءة خلية صغيرة المساحة 27.2%، بينما حققت وحدة مساحتها 100 سنتيمتر مربع كفاءة قدرها 24.0%، مع كفاءة معتمدة بلغت 23.5%.

تُعد مواد البيروفسكايت واعدة في التطبيقات الكهروضوئية لأنها تمتص الضوء بكفاءة، ويمكن معالجتها عند درجات حرارة منخفضة نسبياً، وقد تُستخدم في أجهزة مرنة. غير أن شبكتها البلورية اللينة نسبياً عرضة لعيوب سطحية تهدر الطاقة وتُخلّ بحركة الأيونات وتسرّع تراجع الأداء.

استخدم الباحثون أولاً بلازما الأرجون لإزالة الطبقة السطحية الغنية بالعيوب. ثم تفاعلت الأنواع الكيميائية للفلور التي نشّطتها بلازما ثانية مع أيونات الرصاص المكشوفة، مكوّنة طبقة واقية متصلة من فلوريد الرصاص بسماكة تتراوح بين 4 و7 نانومترات فقط، من دون الإضرار بالبنية البلورية تحتها.

في اختبارات الاستقرار، احتفظت خلية صغيرة بنسبة 98.1% من كفاءتها الأولية بعد 2,000 ساعة عند درجة حرارة 85 درجة مئوية تحت ضوء شمس محاكى. واحتفظت وحدة محكمة الإغلاق بنسبة 99.3% بعد 1,600 ساعة عند 65 درجة مئوية. كما اجتازت الأجهزة اختبارات الأشعة فوق البنفسجية والحرارة والانحياز العكسي ودورات تعاقب الليل والنهار. ولا يزال الأداء الميداني على المدى الأطول بحاجة إلى إثبات، لكن هذا العمل يقدم مساراً يمكن التحكم فيه بدرجة أكبر نحو وحدات بيروفسكايت متينة وأوسع مساحة.