تقارير الطاقة المتجددة رئيسية طاقة متجددة

روبوتات تعزز كفاءة الألواح الشمسية.. تقنية ثورية تنتظر التطبيق

محمد عبد السند

2023-12-02

0 2٬122

تُعدّ الألواح الشمسية واحدة من أكثر التقنيات الواعدة لتزويد عالم المستقبل بالكهرباء النظيفة المستدامة، لكن تصنيع خلايا شمسية أكثر كفاءة يتطلب إيجاد مواد جديدة وأفضل.

ويبدو أن هذا الحلم سيتحول إلى واقع قريبًا مع إعلان باحثين أكاديميين حلًا يتمثل في نظام يعمل على أتمتة العمليات التجريبية والتحليلية الرئيسة لتسريع الأبحاث ذات الصلة بالمواد المُستعملة في تصنيع الخلايا الشمسية إلى حدّ كبير.

وتحتوي الألواح الشمسية على ما هو أكثر من مجرد السيليكون، وربما تكون المواد المحتملة الأخرى أكثر فاعلية، وفق تقارير اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

ولاستعمالها على نطاق واسع، يجب أن تستوفي تلك المواد بعض الشروط المهمة، من بينها أن تكون عالية الكفاءة، ومصنوعة من عناصر كيميائية شائعة، وذات درجة سمّية منخفضة.

ولإنجاز تلك المهمة، طوّر العلماء في جامعة أوساكا اليابانية روبوتات وتقنية ذكاء اصطناعي تتمتع بالقدرة على تحديد أفضل المواد المُستعملة في تصنيع الألواح الشمسية، وفق ما نشره الموقع الرسمي للجامعة.

أتمتة كاملة

استعمل العلماء أجهزة اختبار عالية التخصص لفحص 576 من الرقائق الإلكترونية ذات الأغشية الرقيقة، بحسب ما قاله التقرير.

والآن يعمل هؤلاء العلماء على أتمتة تلك العملية بالكامل، وإذا ما نجحوا في تلك المهمة، فإنها من الممكن أن تسرّع وتيرة استعمال الطاقة الشمسية حول العالم؛ ما يقود بدوره إلى تعزيز معدلات إنتاج الكهرباء المستدامة المولدة بتلك التقنية النظيفة.

وقال كبير مؤلفي الدراسة البحثية تشيساتو نيشيكاوا: "في الأعوام الأخيرة، برزت تقنية التعلم الآلي مفيدةً جدًا في فهم أفضل لخواص المادة، وتتطلب تلك الدراسات كمية هائلة من البيانات التجريبية، كما أن المزج بين التجارب المؤتمتة وبين تقنيات التعلم الآلي يُعدّ حلًا مثاليًا".

وتُصنع الألواح الشمسية -غالبًا- من السيليكون غير العضوي، كما أن هناك مادة البيروفسكايت التي تَعِد بأداء قوي، إلى جانب كونها منخفضة التكلفة.

والبيروفسكايت هي هياكل بلورية يرتبط اسمها -كثيرًا- بتحسين كفاءة تحويل الطاقة في الخلايا الشمسية.

ويبحث معدّو الدراسة بجامعة أوساكا عن شيء أفضل، آملين أن تستطيع الروبوتات المطورة من جانبهم بتحديد المواد الداخلة في تصنيع الخلايا الشمسية، والتي تتّسم "بكفاءة عالية، ومصنّعة من عناصر كيميائية مشتركة، ولديها مستويات منخفضة من السموم".

خلية شمسية مصنوعة من البيروفسكايت - الصورة من solarpowerworldonline

السلامة مصدر قلق

قال كبير مؤلفي الدراسة البحثية تشيساتو نيشيكاوا: "السلامة هي -أيضًا- مصدر قلق"، مضيفًا: "الألواح الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت فاعلة بما يكفي لمنافسة نظيرتها المصنوعة من السيليكون، ولكنها تحتوي على الرصاص السامّ".

وبهدف تحديد أفضل المواد، تستطيع الروبوتات وتقنية الذكاء الاصطناعي في جامعة أوساكا تنفيذ عمليات مسح احترافية (تشتمل على التحليل الطيفي لامتصاص الضوء، والمجهر الضوئي، وتحليلات موصلية الموجات الدقيقة التي حُدِّدَت بمرور الوقت) بجزء من وحدة تشتمل على مجهر، ودائرة ميكروويف، وغيرها من الأجهزة عالية التقنية.

وأضاف نيشيكاوا: "من حسن الحظ أنه بمقدورنا ترك الجزء الصعب من تلك المهمة إلى الروبوتات، وإذا عثرت تلك الروبوتات على المادة المثالية التي تلتقط أشعة الشمس لصناعة الألواح الشمسية، فقد يقود ذلك إلى تعزيز صناعة متنامية بالفعل".

نمو كبير

سجل قطاع الألواح الشمسية نموًا سنويًا بمتوسط نسبته 24% خلال العقد الماضي، وفق تقديرات صادرة عن رابطة صناعات الطاقة الشمسية (Solar Energy Industries Association)، وهي رابطة وطنية غير هادفة للربح تهتم بمجال الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة الأميركية.

وتعزو الرابطة هذا النمو في قطاع الألواح الشمسية إلى الائتمانات الضريبية الفيدرالية وهبوط التكاليف.

وقدّرت الرابطة أن هناك ألواحًا شمسية كافية تُركَّب حول العالم لتشغيل 27 مليون منزل، وفق معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.

ومن وجهة نظر الباحثين، تتمثل الخطوة التالية في تعزيز دور الأتمتة وتحسين عملية المسح للبحث في الأماكن التي لم يبحث عنها خبراء الطاقة الشمسية من قبل، وكل ذلك في إطار البحث عن أفضل طريقة لتصنيع الألواح الشمسية.

وفي هذا الصدد قال نيشيكاوا: "هذه الطريقة مثالية لاستكشاف مجالات لا تتوافر بخصوصها بيانات موجودة".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..