تعاون دولي يحسن كفاءة ألواح الطاقة الشمسية

تطلب التحول العالمي للطاقة مجموعة تقنيات جديدة ومحسنة لتحقيق النجاح، يتمثل أحد أكبر تحديات
التحول إلى المصادر المتجددة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، في تحسين أدائها بحيث تتمكن من التنافس مع نظرائها من المصادر التقليدية.
تعاون باحثو كاوست مع زملائهم من جامعة تورنتو الكندية وجامعة بولونيا الإيطالية ومعهد كارلسروه
الألماني للتكنولوجيا من أجل مواصلة التقدم في توليد الكهرباء من الخلايا الشمسية. وبدعم من موارد
مركز هندسة الطاقة الشمسية والخلايا الضوئية في كاوست.
اكتشفوا تصميما جديدا أكثر إنتاجية لألواح الشمسية: لقد دمجوا خليتين شمسيتين في جهاز ترادفي واحد، مستغلين ضوء الشمس على الجانبين الأمامي والخلفي بدال من الجانب الوحيد المواجه للشمس، وفي عدد يناير 2021 من مجلة Energy Nature العلمية المحكمة، وصف الفريق مكاسب في الأداء بنسبة 25 بالمئة على الأقل، مقارنة بالألواح التقليدية أحادية الجانب المصنوعة من السيليكون، يستخدم هذا الجهاز الترادفي مزيجا من السيليكون البلوري- المادة الرئيسة لألواح الشمسية- وهاليد بيروفسكايت، وهي مادة متطورة شبه موصلة تتمتع بخصائص إلكتروضوئية ممتازة.
وأضاف الباحثون إلى التكوين الترادفي ميزات امتصاص وتحويل الطاقة الشمسية غير المباشرة- الضوء المنعكس والمتناثر عن السطوح- من الجانب الخلفي للوح بدلا من الاعتماد فقط على ضوء الشمس المباشر.
في الواقع، يمكن حصاد الضوء المنعكس عن الأرض خلف الوحدات الشمسية والمتناثر من الهياكل المجاورة بكفاءة لتوليد الكهرباء. جرى اشتقاق اسم "ثنائي الجانب- bifacial -"وهو اسم نموذجي لهذا التكوين الترادفي- من الامتصاص ثنائي الجانب، من الوجوه الأمامية والخلفية للألواح.
وقد حقق الفريق، من خلال الجمع بين أحدث طرق التفكير في علم المواد وهندسة الأجهزة، نجاحا
مشهودا في دمج مجالين من الأبحاث المتطورة لتحقيق إنجازاتهما. فلطالما فتش الباحثون عن مواد بديلة لتلك المستخدمة في الألواح التقليدية المصنوعة من السيليكون، ليظهر البيروفسكايت كمرشح محتمل.
وعلى الرغم مما تحقق من تقدم واضح في كفاءات تحويل الطاقة، بيد أن تحديات الاستخدام الموسع، بما في ذلك الحفاظ على كفاءة المرافق واسعة النطاق، مازالت ماثلة.
وقد أظهرت الاختبارات قدرة البيروفسكايت، عند دمجه مع السيليكون، على تعزيز الأداء وخفض تكاليف التصنيع.
البروفيسور ستيفان دي وولف
ميشيل دي باستياني