يتوسع استخدام الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم، ولكن كفاءة خلايا السيليكون الشمسية لم تحقق إلا تقدما قليلا جدا في العقود القليلة الماضية. ويمكن للخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت تقديم الحل الذي يقود إلى طاقة شمسية ذات كفاءة عالية.

ولا شك أن إمكانات الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت فائقة جدا لأنها مبشرة بدرجة عظيمة بإمكانية التوظيف في مجموعة متنوعة من الخلايا الشمسية الفعالة ذات الكفاءة العالية ومنخفضة التكلفة. ويحاول عديد من المؤسسات العالمية الشهيرة مثل المختبر الوطني للطاقة المتجددة NREL الوصول إلى فهم أفضل للعلوم الأساسية وراء الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت.

ولقيت البحوث في هذا المجال تمويلا مكثفا من قبل هيئات مختلفة بحثا عن سبل لتطوير تقنيات جديدة تعتمد على الفهم الأساسي للخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت، ودراسة أساليب الإنتاج القابلة للتطوير التي يمكنها في يوم من الأيام أن تدخل الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت إلى الأسواق التجارية على الصعيد العالمي وتحويلها إلى واقع في السوق العامة.

ويتسم البيروفسكيت بميزة أساسية كون إنتاجه يحتمل أن يكون أرخص من إنتاج السيليكون الذي يعد منافسه الأول في المجال، كما أنه يمكن أن ينتج شفافا في الأساس للاستخدام في النوافذ والمناور لتوليد الطاقة. ومع ذلك تواجه هذه المادة عقبة رئيسة فيما يتعلق بالاستقرار؛ فمن المعروف أن البيروفسكيت يفتقر إلى الاستقرار الحراري. وتصنع معظم خلايا البيروفسكيت الشمسية المنتجة اليوم مع نوع من البيروفسكيت يدعى ميثيل أمونيوم الرصاص ثلاثي اليوديد MAPbl3 وهو يميل إلى التحلل حتى في درجات الحرارة المعتدلة.

وكبديل لذلك يتزايد الاهتمام بالخلايا الشمسية التي تستخدم نوعا من البيروفسكيت يدعى فورماميدنيوم الرصاص ثلاثي اليوديد FAPbl3 لأنه أكثر استقرارا حراريا من ميثيل أمونيوم الرصاص ثلاثي اليوديد MAPbl3. ويحمل فورماميدنيوم الرصاص ثلاثي اليوديد FAPbl3 هو الآخر تحدياته الخاصة، حيث إنه أصعب إنتاجا حتى في النطاق المختبري فضلا عن الإنتاج الضخم الكافي للتطبيقات التجارية. كما أن شكله الجزيئي مختلف عن ميثيل أمونيوم الرصاص ثلاثي اليوديد MAPbl3 لذلك بنمو بلورات فورماميدنيوم الرصاص ثلاثي اليوديد FAPbl3 فإنها غالبا ما تفقد هيكل البيروفسكيت الذي يعد ضروريا لكفاءة امتصاص الضوء.

وفي محاولة لمواجهة هذه المشكلة يسعى العلماء لتوظيف خبراتهم الكبيرة في إنتاج أغشية رقيقة ذات جودة ممتازة من ميثيل أمونيوم الرصاص ثلاثي اليوديد MAPbl3 ثم تحويلها ببساطة إلى أغشية رقيقة من فورماميدنيوم الرصاص ثلاثي اليوديد FAPbl3 مع الحفاظ على الجودة الممتازة.

وتمثل هذه القدرة على تحويل ميثيل أمونيوم الرصاص ثلاثي اليوديد MAPbl3 إلى فورماميدنيوم الرصاص ثلاثي اليوديد FAPbl3 خطوة أخرى يمكن أن تكون مفيدة نحو توسيع تقنية الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت وتعزيز استقرارها الحراري. وهي خطوة مهمة نحو إدخال الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت إلى السوق التجارية.

وعندما تم عرضها لأول مرة كانت تقنية الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت ذات كفاءة طاقة شمسية منخفضة بشكل محرج. وفي عام 2009 لم تنجح خلايا البيروفسكيت الشمسية المكونة من الرصاص، واليوديد، وميثيل الأمونيوم سوى في تحويل قرابة 3.8 في المائة فقط من ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام. ولكن هذه التقنية تحلت بالإصرار؛ فقد ارتفعت كفاءة الطاقة الشمسية للبيروفسكيت إلى نحو 20 في المائة بحلول عام 2014. وتعد وتيرة تحسن البيروفسكيت فائقة، ويرجع ذلك جزئيا إلى حقيقة إمكانية توليف آلاف التراكيب الكيماوية عند تكوين معادلة الكريستال ثلاثية الأبعاد للخلية الشمسية المصنعة من البيروفسكيت.

وتظل العقبة الوحيدة المتبقية قبل التسويق واسع النطاق هي عدم استقرار الخلايا. كما يواجه البيروفسكيت مشكلات أخرى بحاجة إلى المعالجة مثل القدرة على تحمل مختلف ظروف الطقس. وتتمتع خلايا السيليكون الكهروضوئية بقدرات مقاومة عالية، على عكس خلايا البيروفسكيت المنافسة سريعة التأثر بالماء والهواء والضوء. وعلاوة على ذلك فإن كيفية إنتاج الخلايا الشمسية المصنعة من البيروفسكيت بكميات كبيرة تؤهلها لمنافسة تقنية السيليكون لا تزال علامة استفهام. ومع ذلك يمكن للإنتاج المحدود من خلايا البيروفسكيت الشمسية المساعدة توفير الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية في المناطق النامية غير المتصلة بعد بأي شبكة كهربائية.