الخلايا الشمسية تشهد تطورًا بحثيًا يحقق 4 مزايا
هبة مصطفى
أدخل باحثون تطويرًا جديدًا على الخلايا الشمسية يمنحها 4 ميزات قوية من حيث (الكفاءة، والتكلفة، والوزن، والتطبيقات)، وفق تفاصيل تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
وركّز علماء من المختبر الأيبيري الدولي لتقنيات النانو (آي إن إل INL) على الخلايا فائقة الرفع، لاختبار قدرتها على امتصاص الضوء ومعالجة هدر الطاقة.
ودمجوا بعض التقنيات النانوية في 4 أنواع من الخلايا، لقياس مدى التباين في امتصاص ضوء الشمس، كما اختبروا درجات الحرارة الملائمة لتسخين الألواح بالتقنيات النانوية.
ويتسابق الباحثون الأوروبيون وغيرهم للوصول إلى أحدث تقنيات في صناعة الطاقة الشمسية، في إطار المنافسة مع ابتكارات الشركات الصينية زهيدة التكلفة.
تعزيز كفاءة خلايا الشمسية
استعان الباحثون بتقنيات نانوية لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية، خاصة الأنواع فائقة الرقة، ورغم خفة وزن هذه الخلايا وتكلفتها المنخفضة، ما تزال تواجه تحديًا كبيرًا في هدر الطاقة وضعف الامتصاص.
ولتجاوز هذه المعضلة، توصَّل الباحثون إلى عدّة حلول تكمل بعضها، نذكر منها:
1) ابتكر باحثو المختبر الأوروبي (مرآة نانوية ذهبية) صغيرة مثبتة على الجزء الخلفي للخلايا فائقة الرفع.
وتعكس هذه المرآة -المكونة من طبقة ذهبية رقيقة- الضوء إلى داخل الخلية مرة أخرى، للسيطرة على فقد الإشعاع (يمكن وصفها بأنها "مصيدة" للضوء).
ومع تعزيز قدرة الألواح على امتصاص الضوء، زادت كفاءة الخلايا الصغيرة بنسبة 1.5%، وفق ما نشره موقع إنترستنج إنجينيرنج.
2) مع استعمال المرآة النانوية الذهبية ظهرت مشكلات في امتصاص الذهب للشحنات الكهربائية، ما دفعهم إلى تغطية الذهب بطبقة من أكسيد الألومنيوم (عازل)، لتقليص فقد الكهرباء ومنح الإلكترونات المزيد من حرية الحركة.
خطوات داعمة
احتاج العلماء في المختبر الأيبيري إلى بعض التقنيات المساعدة لضمان تشغيل أمثل للمرآة الذهبية النانوية، مثل:
- الطباعة النانوية
في هذا الخطوة حاول باحثو المختبر -بالتعاون مع علماء من جامعة أوبسالا السويدية- تحويل تصميم "المرآة الذهبية النانوية" إلى تطبيق واقعي.
واستهدفوا التغلب على التحديات الاقتصادية والتقنية لتصنيع الهياكل الذهبية النانوية، باستعمال "طباعة بصمة النانو" على طبقات الذهب والخلايا الشمسية، لتجاوز صعوبات النشر على نطاق صناعي والتكلفة.
- درجة تسخين الذهب
راعى الباحثون ضبط درجات الحرارة عند مستوى محدد لمنع تسرب جزيئات الذهب خلال تصنيع المرآة، ورجّحوا أن أنسب المستويات على الإطلاق تقف عند 450 درجة مئوية.
ومن خلال مرآة النانو الذهبية وطلائها بأكسيد الألومنيوم، ومراعاة عملية الطباعة ودرجة التسخين، يضمن الباحثون إنتاج الخلايا الشمسية فائقة الرفع بكفاءة مرتفعة.
ويمكن نشر الألواح بهذه المواصفات في قطاع السيارات وعلى المباني، وبعض الأجهزة.
وبذلك يقدّم العلماء نموذجًا لتقنيات شمسية ذات وزن خفيف وقابلة للتطبيق في مجالات عدّة، لانخفاض تكلفتها ومتطلبات إنتاجها.
موضوعات متعلقة..
- مادة جديدة ترفع كفاءة الخلايا الشمسية لأكثر من 20% (دراسة)
- السيريوم.. معدن التلميع الذي يرفع كفاءة الخلايا الشمسية
- خلايا البيروفسكايت الشمسية.. مادة تضاعف كفاءتها إلى 30.6%
اقرأ أيضًا..
- اكتشاف غاز في إيران باحتياطيات 10 تريليونات قدم مكعبة
- أسطول الحفر البحري لتركيا يواصل التوسع.. ومهمة بدولة عربية قريبًا
- أرامكو تعلن أسعار بيع النفط السعودي في نوفمبر 2025
المصادر..
