יעילות של 23.5% בתא פֶרוֹוֹוֹקְסִיד – בלי מייצב

תמצית מיידית

המדענים הגיעו ליעילות של 23.51% בתא פֶרוֹוֹוֹקְסִיד מבוסס FAPbI₃, בלי שום מייצב כימי. אחרי 3,000 שעות של פעילות בלתי‑מוצפנת, המערכת שומרת על 99% מהביצועים הראשוניים.

איך עובדת צמיחה מבוססת זרע?

במקום להוסיף חומרים כמו Cs, Rb או MA שמרחיבים את רוחב הפס, הצוות זרק זרעונים של שלב α‑FAPbI₃ לתמיסה לפני ההפקדה. הזרעונים מקצרים את מחסום הנוקלאציה ומכוונים את הגבישים ישר לשלב α‑פעיל, ובכך מדלגים על שלב δ‑הלא‑פוטנציאלי. התוצאה – שכבה עם גבישים גדולים, פחות פגמים ופחות רוּחַ‑אור (non‑radiative recombination). כמו שמסביר אל‑חארבי: "הזרעונים הקיימים מראש מנמיכים את מחסום הנוקלאציה ומכוונים את הצמיחה לשלב α‑פעיל".

תוצאות ביצועים

התקן n‑i‑p עם זרעונים הגיע ל‑23.51% יעילות, בעוד שהבקרה ללא זרעונים קיבלה רק 15.5%. אחרי 3,000 שעות של חשיפה לשמש בתנאי חדר ללא אריזה, המערכת שמרה על 99% מהיעילות הראשונית – מדד יציבות שמעל הממוצע בתאורי פֶרוֹוֹוֹקְסִיד.

סימולציות מרובות‑קנה מידה

הקבוצה שילבה חישובי DFT, דינמיקה מולקולרית ומטא‑דינמיקה כדי להראות שהזעת זרעונים משמרת מוטיבים מבניים שמעדיפים נוקלאציה של שלב α ומדכאת את שלב δ. תוצאות הסימולציות תומכות בממצאים המעשיים: פחות פגמים, היעדר היסטרזיס ו‑charge transport מאוזן יותר.

מעבר לייצור בקנה מידה גדול

החוקרים מתכננים להעביר את השיטה למודולים גדולים באמצעות תהליך הפקדה סדרתי שניתן לסקל. הם יכוונו את ריכוז הזרע, גודלו ותנאי העיבוד כדי לשמור על אחידות על משטחי זכוכית של כמה מאות סנטימטרים.

מה זה אומר לישראל?

בהתאם לנתונים המקומיים (תעריף חשמל למגורים ~₪0.48/kWh, עלות התקנה ~₪3,150/kWp), מערכת ביתית של 10 kWp במרכז הארץ תייצר כ‑17,000 kWh/שנה, שווי ₪8,160 בשנה. החזר ההשקעה המשוער הוא כ‑3.9 שנים. הטכנולוגיה של α‑FAPbI₃ עם יעילות גבוהה יכולה להפחית את שטח הפאנלים הדרוש או להוריד עלות ההתקנה, אך נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבל מספרים מדויקים. למידע נוסף אפשר להשתמש במחשבון ROI שלנו או לעקוב אחרי נתוני השוק.

---

מקורות: pv‑magazine, Globes, Times of Israel