نوع جديد من الخلايا الشمسية

في ضواحي مدينة براندنبورغ أن دير هافيل بألمانيا، يوجد مصنع مليء بالابتكارات غير المعلنة في مجال الطاقة الشمسية. هنا، تقوم شركة Oxford PV البريطانية بتصنيع الخلايا الشمسية التجارية باستخدام البيروفسكايت، وهي مواد كهروضوئية وفيرة وبأسعار معقولة يعتبرها الكثيرون مستقبل الطاقة المستدامة. انها عن أ نوع جديد من الخلايا الشمسية الذي يستخدم البيروفسكايت.

سنخبرك في هذا المقال بكل ما تريد معرفته عن النوع الجديد من الخلايا الشمسية وأهميته.

مصنع تقنيات الطاقة الشمسية

هذا المصنع محاط بالعشب البري وموقف سيارات كبير، وهو بمثابة مهد متواضع لتكنولوجيا ثورية محتملة. ومع ذلك، لا يمكن إنكار أن كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، كريس كيس، يحب هذه المؤسسة. «هذا المكان هو تحقيق أعمق تطلعاتي»"، يعلن بحماس لا يتزعزع.

هناك العديد من الشركات، بما في ذلك الشركة المعنية، التي تراهن على البيروفسكايت كمحفز لتسريع التغيير العالمي نحو الطاقات المتجددة. في حين أن بعض المنتجات الكهروضوئية المتخصصة القائمة على البيروفسكايت قد دخلت السوق بالفعل، فإن الإعلانات الأخيرة تشير إلى أن العديد من المنتجات الأخرى سوف تحذو حذوها قريبا. على سبيل المثال، وفقا لكيس، يمكن للمستهلكين أن يتوقعوا الحصول على الألواح الشمسية التي تتضمن الخلايا الكهروضوئية من أكسفورد بحلول منتصف العام المقبل. بالإضافة إلى ذلك، وفي تطور جدير بالملاحظة، قامت شركة Hanwha Qcells، وهي شركة رائدة في مجال تصنيع الخلايا الكهروضوئية السيليكونية ومقرها سيول، وكشفت عن نيتها استثمار 100 مليون دولار في خط إنتاج تجريبي والتي يمكن أن تكون جاهزة للعمل في نهاية عام 2024.

المادة المهيمنة الموجودة في 95% من الألواح الشمسية هي السيليكون، والذي يتم استخدامه الآن بطريقة جديدة من قبل Oxford PV وQcells وغيرها من الشركات. وبدلاً من استبدال السيليكون، تقوم هذه الشركات بدمج البيروفسكايت في السيليكون لتشكيل ما يعرف بالخلايا الترادفية. من خلال الجمع بين هاتين المادتين، يمكن للترادفات الاستفادة من الطاقة من نطاق أوسع من الأطوال الموجية لضوء الشمس، مما يؤدي إلى زيادة إمكانات لا تقل عن 20٪ في إنتاج الطاقة مقارنة بخلية السيليكون وحدها. في الواقع، يتوقع بعض الخبراء تحسينات أكبر في الكفاءة.

نوع جديد من الخلايا الشمسية بتقنية البيروفسكايت

يجادل أنصار تقنية البيروفسكايت بأن فائض الكهرباء المولد بواسطة الخلايا الترادفية لديه القدرة على تعويض النفقات الإضافية المرتبطة بتنفيذها، خاصة في الخلايا الترادفية. المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية أو المجمعات الصناعية حيث يكون توافر الأراضي محدودًا. يوضح كيس: "تُظهر المرافق حاليًا أكبر قدر من الاهتمام بتقنيتنا لأنها تواجه نقصًا في الأراضي التي يسهل الوصول إليها".

ومع الوصول الوشيك إلى سوق ترادفات البيروفسكايت والسيليكون، تحول الحماس الأولي الآن إلى عناوين جريئة تعلن عن وصول مادة ثورية ومعجزة ستُحدث ثورة في العالم بلا شك. ومع ذلك، من المهم أن ندرك أن الصناعة لا تزال تواجه تحديين رئيسيين في سعيها لإحداث ثورة في سوق الطاقة الشمسية.

انخفاض أداء البيروفسكايت مقارنة بأداء السيليكون. يكون أسرع بشكل ملحوظ عند تعرضه للرطوبة والحرارة والضوء، كما أشارت الأبحاث المنشورة. ومع ذلك، تدعي شركة Oxford PV أنها عالجت هذه المشكلة من خلال تحقيقاتها الخاصة. ومع ذلك، يؤكد فابيان فيرتيج، مدير البحث والتطوير للخلايا والرقائق في كيوسيلز، والمسؤول عن تطوير ترادف البيروفسكايت والسيليكون، أن الاستقرار يظل التحدي الرئيسي للتصنيع التجاري.

تأثير النوع الجديد من الخلايا الشمسية البيروفسكايت

بالإضافة إلى ذلك، هناك محللون يؤكدون أن البيروفسكايت قد لا يكون له تأثير كبير على تقدم الطاقة الشمسية، على الأقل في المستقبل القريب. إن التوسع السريع في القدرة التصنيعية في الصين، إلى جانب الفعالية الملحوظة من حيث التكلفة وكفاءة وحدات السيليكون، جعلها اللاعب المهيمن في السوق. في عام 2022، وشكلت الطاقة الشمسية ما يقرب من 1,2 تيراواط (TW) من قدرة التوليد العالمية، تساهم بحوالي 5% من إجمالي توليد الكهرباء. ومع ذلك، لتحقيق الأهداف المناخية، يقدر استراتيجيو الطاقة أن العالم سيحتاج إلى 75 تيراواط بحلول عام 2050.

وهذا يعني أن التركيبات يجب أن تتجاوز 3 تيراواط سنويا بحلول منتصف عام 2030. ولحسن الحظ، من المتوقع أن تلبي صناعة السيليكون الكهروضوئية هذا الطلب، مما يجعلها واحدة من قطاعات التكنولوجيا الخضراء القليلة التي تسير على طريق النجاح.

ووفقا لجيني تشيس، محللة الطاقة الشمسية في شركة BloombergNEF الاستشارية في زيوريخ، سويسرا، فإن التكنولوجيا الحالية لدينا أكثر من قادرة على إنتاج كمية كافية من الكهرباء الشمسية لتلبية الطلب العالمي.

إن البيروفسكايت على وشك مواجهة التحدي الأكبر حتى الآن: وهو التنقل في المشهد الاقتصادي الذي لا يرحم لسوق الطاقة الكهروضوئية الذي يشهد منافسة شديدة.

السجلات التي تم تحطيمها

وقد أدت التحسينات الكبيرة في قدرات البيروفسكايت إلى زيادة الحماسة حول إمكاناتها، والتي تحققت من خلال تعديلات على تكوين كل من البلورات نفسها والخلايا الشمسية المستمدة منها. البيروفسكايت، وهو مصطلح يشير إلى البنية البلورية للمعادن الطبيعية، يتكرر في البلورات الاصطناعية المستخدمة في الخلايا الشمسية، والتي يمكن تصنيعها من مجموعة متنوعة من المواد.

في عام 2009، تمكن البيروفسكايت الأساسي المعروف باسم يوديد الرصاص ميثيل الأمونيوم من تحويل 3,8٪ فقط من الطاقة الشمسية إلى كهرباء. وبالمضي قدمًا إلى يومنا هذا، حققت خلايا البيروفسكايت تقدمًا كبيرًا، تحقيق كفاءة قياسية بنسبة 26,1% عند استخدام مواد البيروفسكايت فقط. هذا مجرد جزء بسيط من خلية السيليكون الرائدة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع خلايا البيروفسكايت بميزة أنها تتطلب طبقات رقيقة ممتصة للضوء وتستخدم مواد متاحة على نطاق واسع وفعالة من حيث التكلفة. ويرى المؤيدون أنه إذا تم تصنيع خلايا البيروفسكايت بنفس حجم خلايا السيليكون، فإنها ستترك بصمة طاقة ومادية أصغر.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن النوع الجديد من خلايا البيروفسكايت الشمسية وخصائصها.