لم تتمكن اي مواد يمكنها تحويل طاقة الشمسية الى كهرباء من
استبدال السيليكون. ليس بعد اليوم، البيروفسكايت Perovskites، أرخص بكثير وذو كفاءة اعلى وهي مادة مرنة ، يمكن أن يغير ذلك. يمكن أن تكون خلايا
بيروفسكايت الشمسية أرخص وأخف وزنا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأسهل إنتاجا من
السيليكون التقليدي. يمكن وضعها على النوافذ ، أو الأسطح غير
المنتظمة ، أو حتى المركبات المتحركة وفتح مجموعة جديدة كاملة من الاستخدامات للطاقة
الشمسية ، مثل تحلية المياه
التحدي الأكبر: جعلها
دائمة بما فيه الكفاية في شهر كانون الأول (ديسمبر) الماضي ، قام
باحثون في أحد مختبرات أوكسفورد بإنجلترا بانتاج خلية شمسية ، مساحتها حوالي سنتيمتر
واحد فقط. كانت
الخلية في الواقع خليتين ، مكدسة واحدة فوق
الأخرى. تم تصنيع الجزء السفلي من السيليكون المستخدم في الألواح الشمسية القياسية.
ولكن الجزء العلوي كان البيروفسكيت ، وهي مادة ذات بنية بلورية بارعة بشكل خاص في تحويل
الضوء إلى كهرباء.
قام زوج من المجسات
المرتبطة بالخلية الشمسية بتقييم أدائها. تجمع باحثون آخرون، خلف شاشة مسطحة ، في انتظار ظهور كفاءة الخلية. لم يصدق احد ما جرى . حولت الخلية 28 ٪ من الطاقة الضوئية
إلى كهرباء بينما قد تصل الكفاءة النظرية الى 33%، وهو رقم قياسي جديد من الكفاءة لجهاز
بيروفسكايت على السيليكون. وأكد اختبارات مستقلة ذلك بعد بضعة أيام ، بعد أن وضعت الخلية
الصغيرة على متن طائرة في تجربة المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في جولدن ، كولورادو.
بينما تهيمن ألواح
السيليكون على السوق حاليا - بحوالي 95٪ من حصة السوق - فإن السيليكون ليس مادة شمسية
جيدة بشكل خاص. إنه يستخدم بشكل أساسي الطيف الاحمر من اشعة الشمسية والأشعة تحت الحمراء،
ويجب أن تكون سميكًا إلى حد كبير وضخمة لتتمكن من امتصاص وتحويل الفوتونات. تحقق الألواح
الشمسية السيليكونية الأكثر كفاءة في السوق كفاءة أقل من 23٪ ، في حين يبلغ الحد الأقصى
النظري لطبقة واحدة من السيليكون حوالي 29٪. قد تصل كفاءة جهاز
اكسفورد الذي يستعمل به السييليكون والبيروفسكايت 43 %.
تخطط Oxford PV شركة لتوصيل الخلايا الشمسية القائمة على البيروفسكايت
والسيليكون إلى السوق بحلول نهاية العام المقبل ، وذلك باستخدام مصنع ألماني حصلت عليه
في عام 2016 من
Bosch Solar ستأتي
هاتان المادتان في حزمة تبدو بطريقة أخرى مثل السفن العادية وتثبيتها بنفس الطريقة
التي تعمل بها لوحة شمسية قياسية ، في خطوة من النوعية التي تعتقد الشركة أنها ستجعل
من السهل تقديم التكنولوجيا إلى السوق.
شركة بروفسكايت أخرى
، هي شركة
Energy Materials ،
تتطلع أيضًا إلى استخدام التصنيع المتداول. يقع مقرها في روتشستر ، نيويورك ، وهي تستخدم
معدات الأفلام المصممة أصلاً لشركة Eastman Kodak لإنتاج الألواح الشمسية البيروفسكايت فقط. على نطاق واسع ، ستكلف العملية
نصف تكلفة تصنيع وحدة الطاقة الشمسية التقليدية ، في حين أن التكاليف الرأسمالية ستشغل
تكلفة أرخص ، لأن السيليكون يتطلب آلات ومصانع مكلفة ، كما يقول توماس تومبس ، كبير
مسؤولي التكنولوجيا في الشركة.
تبحث شركة سويفت
سولار ، وهي شركة ناشئة تابعة لـ NREL والتي جمعت حوالي 7 ملايين دولار في الأشهر الأخيرة ، في وضع خلايا شمسية
ترادفية
perovskite-perovskite - تستخدم طبقتين من بروفسكايت
، يتم ضبط كل منهما إلى جزء مختلف من الطيف - على طائرات بدون طيار وسيارات كهربائية
لتوسيع نطاقها ، وفقا لرئيسها التنفيذي ، جويل جان. يمكن أن تكون مثل هذه الخلية عالية
الكفاءة ، فضلاً عن كونها أكثر مرونة ووزنًا خفيفًا من تلك الموجودة بطبقة من السيليكون
السميك.
مشكلة
عدم الاستقرار
السؤال الأكثر صرامة
حول البيروفسكايت هو متانتها. لا تهم قفزات الكفاءة إذا استمرت المادة بضعة أشهر فقط
أو حتى سنوات - وحتى الآن ، تميل البيروفسكايت إلى التدهور بسرعة عند تعرضها للأشعة
فوق البنفسجية والرطوبة.
هذه مشكلة كبيرة
للغاية بالنسبة للمواد التي تحتاج إلى الاستلقاء تحت الشمس لبضعة عقود. وإذا قامت الشركات
بطرح ألواح البيروفسكايت التي فشلت في وقت قريب جدًا ، فسوف تشوه سمعة المادة حتى لو
طورت لاحقًا إصدارات أكثر متانة، ولكن الرئيس التنفيذي لشركة اكسفورد بي في، فرانك
افردونج ، قال. "لقد حللنا قضية الموثوقية" ، كما يقول. "قمنا بتسميره
، وهذا هو السبب في أننا يمكن أن ننتقل إلى وضع التصنيع الآن."
المصدر
المصدر
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق