طاقة متجددة تقارير الطاقة المتجددة رئيسية

خبير: الخلايا الشمسية الترادفية ستؤدي دورًا مهمًا في تحول الطاقة

داليا الهمشري

2024-07-23

0 347

ظهرت فكرة الخلايا الشمسية الترادفية في محاولة لتسريع عملية تحول الطاقة؛ نظرًا إلى ما تتمتع به مميزات هائلة؛ أبرزها ارتفاع الكفاءة ومرونة الاستعمال في التصميمات والتطبيقات المتنوعة.

وتُصنع الخلايا الترادفية من طبقتين؛ هما البيروفسكايت والسيليكون، على خلاف الخلايا الكهروضوئية التقليدية المكونة من طبقة واحدة من السيليكون.

وتتميز الخلايا الشمسية الترادفية بارتفاع كفاءتها التي تصل إلى نحو 32% مقارنةً بالخلايا الشمسية التقليدية التي لا تتعدى كفاءتها 22% فقط.

إلا أن هناك بعض العوامل التي لا يزال على الباحثين التغلب عليها من أجل التوسع في استعمال الخلايا الترادفية؛ أبرزها قصر عمرها؛ نظرًا إلى تعرض طبقة البيروفسكايت للتآكل.

المتخصص في الطاقة الشمسية المهندس ناصر صبر

الخلايا متعددة الوصلات

أوضح المتخصص في الطاقة الشمسية المهندس ناصر صبر -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)- أن هناك موادّ مختلفة يمكن توظيفها بمثابة مستقبل كهروضوئي لتحويل جزء من طاقة الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية أهمها السيليكون.

ولفت إلى أن الإشعاع الشمسي يحتوي على طيف واسع من الأطوال الموجية المختلفة في خصائصها، مشيرًا إلى أن كل مادة كهروضوئية لديها القدرة على تحويل جزء محدود فقط من هذه الأطوال الموجية إلى كهرباء.

ولا تتجاوز أقصى كفاءة تحويل للخلايا الشمسية -التي تصنّع من مادة كهروضوئية واحدة فقط- نسبة 30% في أحسن الأحوال، وفقاً معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE).

وأشار صبر إلى أنه في ظل جهود العلماء لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية، دعت الحاجة إلى استعمال مادتين كهروضوئيتين أو أكثر تختلف في خصائصها وقدرتها على التعامل مع الطيف الضوئي.

ويُسمى هذا الاختلاف بـ"فجوة الطاقة Bandgap" للمواد الكهروضوئية، إذ يجعل كل مادة تنفرد بالقدرة على امتصاص جزء معين من الطيف الضوئي بكفاءة مثالية.

ومن ثَم، عند جمع مادتين كهروضوئيتين أو أكثر في خلية شمسية واحدة تزيد كفاءة التحويل للخلية، وتسمى في هذه الحالة "الخلايا الشمسية الترادفية" Tandem PV أو الخلايا متعددة الوصلات Multi-Junction Solar Cells.

خلية شمسية ترادفية - الصورة من موقع SciTechDaily

دور الخلايا الشمسية الترادفية في خفض التكلفة

قال المهندس ناصر صبر -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- إن القاعدة العامة تقتضي وضع مادة كهروضوئية ذات فجوة طاقة كبيرة أعلى الخلية الترادفية لتحويل الأشعة البنفسجية والضوء الأزرق إلى كهرباء.

في حين تحتوي المادة الكهروضوئية الموجودة في أسفل الخلايا الشمسية الترادفية على فجوة طاقة أصغر تستطيع من خلالها تحويل الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء إلى كهرباء بكفاءة عالية.

وهكذا تستطيع الخلايا الشمسية الترادفية الوصول إلى كفاءات تحويل أعلى بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية.

وأضاف صبر أن هذه الخلايا تمثل فرصة للمصنّعين لخفض التكلفة النهائية لإنتاج الكهرباء من الخلايا الشمسية مع توفير مساحات الأرض المطلوبة لإنشاء المنظومات الشمسية؛ ما يعزز فرص التحول إلى استعمال مصادر الطاقة المتجددة في توليد الطاقة الكهربائية.

وأشار إلى أن أحد أهم تطبيقات الخلايا الشمسية الترادفية -حاليًا- يتمثل في وضع خلية شمسية من البيروفسكايت فائقة الرقة فوق خلية شمسية من السيليكون التقليدية لتحقيق كفاءة تحويل تتعدى 30%.

وتوقّع صبر أن تؤدّي هذه التقنية دورًا مهمًا في التحول السريع نحو الطاقة المتجددة؛ كونها تسهم في خفض التكلفة وتوفير مساحة الأرض اللازمة لبناء محطات الطاقة الشمسية.

ولا تزال هذه التقنية في طور البحث والتطوير ولم تنضج تجاريًا بعد، ومن المتوقع أن تشكل إضافة نوعية لسوق الطاقة الشمسية حال توافرها تجاريًا.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..