حقق فريق بحثي بإشراف باحثين من جامعة جيانغسو للتكنولوجيا والعلوم (JUST) في الصين تقدمًا كبيرًا في مجال الطاقة الشمسية من خلال تطوير خلايا شمسية مرنة أرق من ورقة A4، بالاعتماد على السيليكون.
تُستخدم الخلايا الشمسية المعتمدة على السيليكون بكثافة متزايدة لتحويل اعتمادنا على الطاقة من الوقود الأحفوري إلى الطاقة الشمسية الأكثر استدامة. فيما شهدت تكاليف وضع الخلايا الشمسية انخفاضًا ملحوظًا خلال العقود الماضية، مما سهل نشرها على نطاق واسع.
ومع ذلك، اقتصر تطبيق هذه التقنية على مجالات مثل المزارع الشمسية الأرضية التي تستخدم ألواح مسطحة وصلبة. أما بالنسبة للمساحات التي تستخدم أسطحًا منحنية، فبقيت خارج نطاق تطبيق الخلايا الشمسية المعتمدة على السيليكون. وبدلاً من ذلك كان يتم استخدام تقنية أكثر تكلفة.
مقال ذو صلة: ما هي أهم شركات الطاقة المتجددة في العالم؟
تصنيع خلايا شمسية قابلة للطي
تتكون الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري من هيكل يشبه “الساندويتش” في تصميمها، بينما تشكّل رقاقة السيليكون معظم سمك الخلية. وقد أعلن مجموعة من العلماء في العام الماضي أنهم نجحوا في صنع خلايا شمسية تبلغ سماكتها 60 ميكرومتر فقط. أي ما يقارب سمك شعرة الإنسان.
أما مؤخرا، فقد حقق باحثون في جامعة جيانغسو للتكنولوجيا والعلوم (JUST) إنجازًا جديدًا حينما نجحوا في تصنيع خلايا شمسية مصنوعة من السيليكون بسماكة لا تزيد عن 50 ميكرومتر. أي أقل من سمك ورقة A4. وعلى عكس الورق، لا يمكن طي هذه الخلايا ولكن يمكن لفها على شكل أسطوانة. ما يجعلها مفيدة لاستخدامها في الأقمار الصناعية وتطبيقات الفضاء الأخرى.
تتمتع عملية ترقيق خلايا السيليكون بميزة أخرى، حيث يقلل تصنيع مثل هذه الخلايا من استخدام المواد ويقلل من وزن وتكلفة نشرها. لكن مع ذلك لا يخلو الأمر من العوائق. يتمثل أبرزها في فقدان خلايا السيليكون لكفاءة عالية أثناء عملية تحويل طاقة الشمس الى كهرباء.
مقال ذو صلة: الدرع الشمسي لتلسكوب جيمس ويب الفضائي نشر بنجاح
تحسينات ملحوظة في الأداء
يعد فقدان كفاءة تحويل الطاقة (PCE) أيضًا سببًا رئيسيًا وراء عدم انتشار الخلايا الشمسية الأرق من السيليكون على نطاق واسع حتى اليوم. اذ لا يكفي مجرد تقليل السمك إلى 50 ميكرومتر لتسهيل استخدام الخلايا الشمسية المرنة. ففي محاولات سابقة، قدمت الخلايا الشمسية المرنة التي يقلّ سمكها عن 150 ميكرومتر كفاءة تحويل للطاقة تصل إلى 24.7 بالمائة.
وبالتالي يجب الحفاظ على كفاءة تحويل الطاقة للخلايا الأرق عند هذا الرقم تقريبًا حتى تكون الخلايا الشمسية فعالة. وفعلا تمكّن الباحثون بدلاً من ذلك من تحسين كفاءة تحويل الطاقة إلى أكثر من 26٪ لجميع الخلايا التي صنعوها، والتي يتراوح سمكها بين 50-130 ميكرومتر.
يُعد هذا الإنجاز استثنائيًا لأن الخلايا الشمسية القياسية المصنوعة من السيليكون قد وصلت بالفعل إلى أقصى حد من الفعالية لتحويل الطاقة عند 26٪. من خلال جعلها أرق.
وبالتالي للأمر أهمية كبيرة بلا شك. كما يتوقع الباحثون استخدام هذه الخلايا الشمسية المبتكرة في العديد من الأجهزة مثل الطائرات بدون طيار والمناطيد والأجهزة الذكية القابلة للارتداء.
