تصميم خلايا شمسية منخفضة التكلفة دون معادن نادرة.. ابتكار جديد
توصّل باحثون إلى تصميم جديد لخلايا شمسية منخفضة التكلفة وأكثر استدامة، دون اللجوء إلى معادن نادرة لمحاربة الهيمنة الصينية.
ووفق البحث الذي اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، طوّر الباحثون نوعًا جديدًا من تصميم الخلايا الشمسية ذات الاتصال الخلفي، ما سيُمكّن من التصنيع القابل للتطوير والمنخفض التكلفة، لأن الخلايا تستعمل مادة البيروفسكايت والأخاديد الصغيرة المنقوشة في غشاء بلاستيكي.
وقد أدّى تصميم الخلية الشمسية المرنة إلى القضاء على استعمال المواد الباهظة الثمن والنادرة، مثل الإنديوم، ما يجعل تصنيع الخلايا الشمسية أكثر استدامة وبأسعار معقولة.
ونُشر البحث الذي أجراه الباحثون من جامعة شيفيلد بالمملكة المتحدة، في مجلة إيه سي إس بابليكيشنز (ACS Publications).
تطوير أغشية شمسية
جرى تطوير الأغشية الشمسية الخفيفة الوزن والمرنة من قِبل باحثين في جامعة شيفيلد، ويُمكن استعمالها على الأسطح التي لا يمكنها تحمّل وزن الألواح الشمسية عادةً، ما يخلق إمكان وصول أوسع للطاقة الشمسية، خاصةً في البلدان النامية.
ووفق المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، يُمكن أن يحدث هذا فرقًا حقيقيًا في الدفع لاستبدال الطاقة الشمسية المستدامة بالوقود الأحفوري.
وكشف الباحثون عن أن هذه الأغشية الشمسية المرنة يمكن استعمالها على الأسطح، مثل أسطح المنازل وغيرها من الأسطح غير التقليدية، التي لا يمكنها تحمّل وزن الألواح الشمسية عادةً.
وقال المؤلف المشارك للدراسة، البروفيسور ديفيد ليدزي، من كلية العلوم الرياضية والفيزيائية بجامعة شيفيلد: “إن الميزة الرئيسة لهذه الأغشية المرنة هي أنه يمكن وضع اللوحة على أي سطح”.
وتابع: “في المملكة المتحدة، عليك حاليًا التفكير مرتَيْن قبل إضافة ألواح شمسية سميكة على أسطح هشة نسبيًا للمستودعات التي لم تُصمّم حقًا لتحمّل الأحمال”.
كما قال: “بفضل تقنية الطاقة الشمسية خفيفة الوزن هذه، يمكنك وضعها في أي مكان.. يُمكن أن يكون هذا بمثابة تغيير كبير في مجال الطاقة الشمسية في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط”.
مزايا الخلايا الشمسية الجديدة
على عكس الخلايا الشمسية التقليدية، يجري تصنيع هذه الخلايا من خلال نقش أخاديد صغيرة في غشاء بلاستيكي، ثم ملئها بمادة البيروفسكايت.
وأكد الباحثون أن بنية الأخاديد الصغيرة الجديدة تخلق نوعًا جديدًا من الخلايا الشمسية ذات تنسيق الاتصال الخلفي. تستعمل الخلايا العادية بنية شطيرة مكونة من عدد من الطبقات المترسبة بترتيب معين.
وتحتوي خلايا الاتصال الخلفي على جميع جهات الاتصال الكهربائية على الجزء الخلفي من الجهاز، ما يجعل تصنيعها أسهل وأرخص، مع إمكان تحقيق كفاءة عالية.
وقال المؤلف المشارك للدراسة، البروفيسور ديفيد ليدزي: “الطاقة الشمسية أولوية إستراتيجية لأبحاثنا، وأحد كفاءاتنا الرئيسة هو تطوير تقنيات مبتكرة لتصنيع وترسيب الخلايا الشمسية القابلة للمعالجة بالمحلول”.
شراكة لتطوير خلايا شمسية مبتكرة
أقامت جامعة شيفيلد شراكة مع شركة باور رول (Power Roll) لأكثر من 10 سنوات من أجل تطوير خلايا شمسية مبتكرة، إذ جمعت بين خبرتها في علم المواد وتقنيات التصوير المتقدمة مع التركيز على التصنيع.
وقال الباحث العلمي في شركة باور رول، المؤلف الرئيس للورقة البحثية، الدكتور ناثان هيل: “توضح هذه الشراكة إمكانات الجمع بين الأبحاث المتطورة والابتكار الصناعي لتقديم حلول تحويلية في مجال الطاقة المتجددة”.
وتابع: “نحن نعمل على تطوير التكنولوجيا التي يمكن أن تؤدي دورًا مهمًا في تحقيق أهداف صافي الانبعاثات العالمية.. ومن خلال الجمع بين قدراتنا البحثية والأكاديمية الجماعية، نتمكن من إثبات العلم الكامن وراء تكنولوجيا باور رول”.
كما قال هيل: “إنه لأمر مثير أن نرى علاقتنا مع جامعة شيفيلد تستمر في التعزيز.. في السابق، عملنا مع قسم الفيزياء والفلك في الجامعة لمزيد من تطوير تصميماتنا الشمسية، التي لم تقلل تكاليف التصنيع فحسب، عززت أيضًا كفاءة الطاقة الشمسية”.
موضوعات متعلقة..
- خلايا شمسية تعزّز كفاءة تحويل الطاقة بنسبة 60%
- أقوى خلايا شمسية في العالم.. وداعًا لبطاريات الأجهزة الإلكترونية
- خلايا شمسية تحتوي على السيراميك قد تُحدث ثورة في إنتاج الكهرباء
اقرأ أيضًا..
- آبار النفط والغاز في 2025.. اكتشافان مهمان في مصر و4 دول عربية بالقائمة
- الطلب على الكهرباء في الشرق الأوسط قد يرتفع 3%.. ودور الغاز يتزايد (تقرير)
- فيرتيغلوب الإماراتية: دولة عربية يمكنها تصدير الهيدروجين في أنابيب الغاز
- تحويل بطاريات السيارات الكهربائية القديمة إلى منجم معادن بتكاليف أقل
المصادر:
- ابتكار خلايا شمسية جديدة من الموقع الرسمي لجامعة شيفيلد.
- معلومات إضافية عن الخلايا الشمسية من مجلة “إيه سي إس بابليكيشنز”.
إقرأ: تصميم خلايا شمسية منخفضة التكلفة دون معادن نادرة.. ابتكار جديد على منصة الطاقة