يدرس باحثون في السعودية استبدال مواد قائمة على البوليمر بزجاج الألواح الشمسية التقليدي، بوصفها بديلًا أكثر فاعلية لتوسيع انتشار هذا المصدر المتجدد لتوليد الكهرباء.
ووفق التفاصيل التي حصلت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، نشر باحثون في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) دراسةً تتناول استعمال ألواح البولي كربونات في صناعة الألواح الشمسية.
وتشير نتائجهم إلى أن هذه المواد الجديدة تتميز بوزنها الخفيف، ومتانتها الميكانيكية، وشفافيتها البصرية، ومقاومتها الحرارية، ما يستدعي مزيدًا من البحث.
وسيركّز الفريق البحثي في الوقت الحالي على تطوير ألواح شمسية خفيفة الوزن قائمة على البولي كربونات وجاهزة للطرح في السوق، باستعمال مواد متوفرة تجاريًا.
كما يهدف إلى إثبات موثوقية الألواح المبتكرة وفقًا للمعايير الدولية، وتقييم أدائها الخارجي في ظل الظروف المناخية الحارة والرطبة على الساحل الغربي للمملكة العربية السعودية.
مادة بديلة لصناعة الألواح الشمسية
سُلّط الضوء على المواد البديلة لصناعة الألواح الشمسية، في دراسة بعنوان "الخلايا الكهروضوئية خفيفة الوزن المُمكّنة بألواح البولي كربونات"، وهي مراجعة نُشرت في مجلة أدفانسد إنجينيرينغ ماتريالز (Advanced Engineering Materials) من قِبل باحثين في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية بالسعودية.
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، يُمكن أن يؤدي استبدال مواد قائمة على البوليمر بزجاج الألواح الشمسية التقليدي إلى تقليل الوزن، وتجنُّب كسر الزجاج، وفتح آفاق جديدة لتطبيقات الطاقة الشمسية، حيث يُعدّ الوزن الخفيف متطلبًا أساسيًا، مثل الخلايا الشمسية المدمجة في المباني (BIPV) والخلايا الشمسية المدمجة في المركبات (VIPV).
وتعليقًا على هذه الدراسة، صرّح الباحث الرئيس، ماركو مارينغو: "غطّت مراجعتنا كلًا من المفاهيم الجديدة لتصميمات الوحدات الخالية من الزجاج والحلول التجارية الحالية".
وأوضح أن ألواح البولي كربونات تستحق إعادة النظر في ضوء أدائها المُثبت في تطبيقات خارجية أخرى، مثل مواد تسقيف البيوت الزجاجية، ونوافذ السقف المعمارية، وواجهات المباني.
ويُستعمل هذا النوع من ألواح البولي كربونات نظرًا لقوّته الفائقة، ونطاق درجات حرارة التشغيل الواسع، وثباته البُعدي الممتاز، وخصائصه ذاتية الإطفاء، وفقًا للورقة البحثية.
علاوة على ذلك، تُوفر ألواح البولي كربونات مزيجًا فريدًا من خفة الوزن، والقوة الميكانيكية، والشفافية البصرية واسعة النطاق، والمقاومة الحرارية.
مزايا الألواح الشمسية المبتكرة
أشار الباحث الرئيس، ماركو مارينغو، إلى أن الفريق تشكَّك في البداية بشأن إمكان استعمال البولي كربونات بوصفها بديلًا للزجاج في الألواح الشمسية الكهروضوئية.
ومع ذلك، أدرك الفريق خلال بحثه أنه لم يُستكشف سوى عدد قليل من تركيبات المواد للألواح الشمسية خفيفة الوزن، وأن العديد من الشركات قد أجرت أبحاثًا على وحدات تعتمد على البولي كربونات.
وركّزت الدراسة على نوعين من سُمك ألواح البولي كربونات:
- ألواح خلفية وأمامية مرنة ورقيقة، أقل من 1 مليمتر.
- ألواح بوليمرية صلبة سميكة، أكبر من 1 مليمتر.
وقارن الباحثون -أيضًا- خصائص الزجاج، والبولي كربونات، وخصائص مادة البولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA)، بما في ذلك التكلفة.
وأشارت الدراسة إلى تحديات تواجه التبني الواسع النطاق، تتعلق بالإجهادات الحرارية الميكانيكية "الناجمة عن اختلاف معاملات التمدد الحراري في مجموعة المواد"، والتوافق مع مواد التغليف التجارية التي ليست بالضرورة مصممة للالتصاق بألواح البولي كربونات، بالإضافة إلى التكاليف المرتفعة المحتملة.
ومع ذلك، تُقدّم التطورات الحديثة في مواد التغليف وتصميمات ربط الخلايا الشمسية حلولًا واعدة لهذه التحديات، بحسب ما نقلته مجلة "بي في ماغازين" (PV Magazine).
ويقول مارينغو: "أظهرت دراستنا أن المواد القائمة على البوليمر، وخاصةً البولي كربونات، يُمكنها خفض وزن اللوح الشمسي بأكثر من 50% مقارنةً بالزجاج، مع توفير مقاومة للصدمات والحريق، وثبات ميكانيكي مُحسّن مقارنةً بالألواح الأمامية والخلفية الرقيقة، ومرونة في التصميم".
وتابع: "مع ذلك، تظل دراسات الموثوقية طويلة المدى والاختبارات الخارجية ضرورية لإثبات متانة ألواح الطاقة الشمسية المُغلّفة بألواح البولي كربونات".
موضوعات متعلقة..
- الألواح الشمسية.. البيروفسكايت أكثر كفاءة وأخف وزنًا من السيليكون (تقرير)
- تمديد عمر الألواح الشمسية.. "جوازات سفر رقمية" تحل أزمة النفايات الإلكترونية
- طائرات دون طيار لتنظيف الألواح الشمسية.. ابتكار جديد (صور وفيديو)
اقرأ أيضًا..
- إنتاج أوبك+ النفطي في سبتمبر يرتفع 630 ألف برميل يوميًا
- صادرات مصر من الغاز المسال في 2025 تسجل 3 شحنات.. هذه وجهتها
- قمة الهيدروجين الأخضر في المغرب.. تحول مثير وتساؤل يطرح نفسه (مقال)
- تباطؤ وتيرة الوصول إلى الكهرباء عالميًا في 2024.. وهذه تقديرات 2025
المصدر:
