تمكن العلماء في الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس" مع الزملاء من معهد فرومكين للكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكهربائية وجامعة تور فاريغاتا الإيطالية من تحقيق استقرار وكفاءة كبيرين لعناصر البيروفسكايت، التي تعتبر الأساس الواعد للخلايا الشمسية، وذلك بفضل طبقة من يوديد النحاس."

يشار إلى إن هذه الدراسة يتم نشرها في مجلة "المواد" (https://www.mdpi.com/1996-1944/12/9/1406)

مواد البيروفسكايت هي فئة جديدة من أشباه الموصلات للإلكترونيات الضوئية، والتي تعتبر بديلاً فعالاً للسيليكون في إنتاج الخلايا الشمسية. وفي هذا الاطار قرر العلماء إصلاح العيب الرئيسي، والحديث يدور عن حالة عدم الاستقرار. وقد لعب الدور الرئيسي جزيء الميثيل امين — الرصاص — اليود 3 (MAPbI₃)

وقد أوضح دانييل سارانين الباحث في مختبر الطاقة الشمسية الواعدة في جامعة "ميسيس" قائلاً:

"تتبلور طبقة MAPbI₃ الضوئية على سطح طبقة ناقلة، التي تنقل شحنة موجبة (في حالتنا، أكسيد النيكل،NiO ). كما هو معروف، عند التعرض للإضاءة المستمرة والتسخين اللاحق لمواد بيروفسكايت الخلايا الشمسية مع طبقة ضوئية MAPbI₃، يتم إفراز اليود الحر وحمض الهيدروديكيك اللذين يضران بالواجهة بين طبقات البيروفسكايت، التي تشكل الكثير من العيوب وتقلل بشكل كبير من استقرار وأداء الجهاز".

وبهدف التخلص من هذه المشكلة، استخدم العلماء طبقة إضافية من يوديد النحاس، والحديث يدور عن أشباه الموصلات بين البيروفسكايت وعنصرNiO  الناقل HTL. وهذه المادة، بحسب الباحث دانييل سارانين لا تحتوي على خاصية التشوه السريع تحت تأثير الضوء، مصحوباً بإفراز مركبات اليود المشابهة لمادة البيروفسكايت المستخدمة. علاوة على ذلك، مكنت الطبقة p الإضافية من تحسين مجموعة الشحنات الإيجابية والتقليل من كمية العيوب بشكل كبير عند الانتقال بين طبقات امتصاص الصور وطبقات HTL.

كما أوضح العلماء، فإن عملية تحقيق استقرار عنصر البيروفسكايت في بنية وتكوين مماثل لطبقة متفاعلة مع الضوء من خلال الطبقة العضوية الإضافية ليست فكرة جديدة في مجالات العلوم. ومع ذلك، يرى العلماء أن فرقاً بحثية أخرى استخدمت مواداً باهظة الثمن ومعقدة في عملية دمج المواد (مشتقات من مركب الفيروسين العضوي المعدني، أشباه الموصلات العضوية منخفضة الجزيئات).

لقد كان علماء جامعة "ميسيس" وزملاؤهم أول من قام باستخدام مادة يوديد النحاس، باعتبارها مادة متاحة وسهلة الاستخدام. أدى تحسين بنية عنصر البيروفسكايت، وفقاً لملاحظات الباحثين، إلى زيادة استقرار عمله بمعدل 40٪، وزيادة عامل الكفاءة إلى 15.2٪.

وبحسب تأكيد المصممين، فإن سماكة العنصر المنتج النهائي أقل من 1 ميكرون، أي أقل بعشرات المرات من سماكة الخلايا الشمسية السيليكونية. بعد ذلك، يعتزم العلماء إنشاء طبقة مماثلة لتحقيق الاستقرار في نقل الشحنات السلبية، وكذلك العمل على توسيع نطاق التكنولوجيا لتصل إلى أحجام النماذج القياسية.