في السنوات الأخيرة، استثمرت الصين بشكل كبير في الابتكار في مجال الطاقة.، مما عزز مكانتها كشركة رائدة عالميًا في إنتاج الألواح الشمسية. في حين أن هيمنتها الأولية كانت مبنية على ألواح السيليكون، توجهت الدولة الآسيوية الآن نحو تكنولوجيا ناشئة: الخلايا الشمسية المصنوعة من مادة البيروفسكايت.والتي من المتوقع أن تحدث ثورة في مجال توليد الطاقة النظيفة على مستوى العالم.
كان الإنتاج الضخم لهذه الألواح محدودًا بسبب المشاكل التقنية المتعلقة بهشاشتها وصعوبة إنتاجها على نطاق واسعومع ذلك، فإن الاكتشاف الأخير قد يغير المشهد بالكامل ويسرع التحول إلى طاقة شمسية أكثر كفاءة ويمكن الوصول إليها للجميع.
الابتكار الذي يغير كل شيء: طبقة رقيقة للغاية لخلايا البيروفسكايت
بعد ثلاث سنوات من البحث، معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وقد تمكنت من تطوير طبقة رقيقة للغاية تعمل على تحسين التدفق الكهربائي في الخلايا الشمسية البيروفسكايتية. يسمح هذا الابتكار للألواح ليس فقط بتحقيق كفاءة أكبر، ولكن أيضًا بأن تكون أكثر متانة، والأهم من ذلك، أن يتم تصنيعها على نطاق واسع دون مضاعفات..
يعتمد التقدم على تصميم "جزيء مزدوج الجذر متجمع ذاتيًا"، والتي تعمل كطبقة نقل الثقوب (HTL). هذه الطبقة ضرورية لأن يسهل حركة الشحنات الإيجابية الناتجة عن ضوء الشمس، وهو جانب مهم لتحسين أداء الخلايا الشمسية.
وفقًا للتجارب التي أجراها العالم تشو مين، المادة الجديدة تتجاوز بكثير معدل تحمل الحمل للتقنيات السابقةالأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الأجهزة المصنوعة من هذه المادة أظهرت القدرة على الحفاظ على أدائها سليمًا تقريبًا بعد آلاف الساعات من الاستخدام المستمروبالتالي حل أحد أكبر العيوب فيما يتعلق بالعمر الإنتاجي لهذه التكنولوجيا.
مزايا وتحديات البيروفسكايت مقارنة بالسيليكون
ال خلايا البيروفسكايت الشمسية لقد أثارت اهتمامًا كبيرًا بكونها أرخص وأخف وزنا وأكثر تنوعا من ألواح السيليكون التقليدية. قدرتها على الاندماج في الأسطح المتنوعة مثل الواجهات أو النوافذ أو المواد النسيجية يُوسِّع نطاق تطبيقاته المُحتملة. مع ذلك، لا تزال الصناعة تُشكِّك في جدواه التجارية نظرًا لهشاشة المادة وتعقيد إنتاجها الضخم.
هذه الطبقة الجديدة فائقة الرقة يحسن استقرار الجهاز بشكل كبير, زيادة مقاومتهم للتدهور البيئي مما يسمح بإنتاج موحد على مساحات كبيرة. بهذه الطريقة، ألواح البيروفسكايت إنها تصبح بديلاً حقيقياً لتحل محل أو تكمل تلك المصنوعة من السيليكون.، خاصة في الأماكن التي يكون فيها الوزن أو المرونة أو سهولة التركيب أمرًا بالغ الأهمية.
ولم يتأخر الدعم الدولي في الوصول: المختبر الوطني للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة (NREL) وقد أكدت منظمة الصحة العالمية كفاءة هذا الابتكار الصيني، مما يوفر ضمانات تقنية إضافية لتسويقه خارج الدولة الآسيوية.
إلى أي مدى يمكن أن تصل هذه التكنولوجيا؟
لا يعد البيروفسكايت واعدًا في المختبر فحسب، بل وتتركز الجهود الحالية على نقل هذه النتائج إلى الصناعة.وهناك مشاريع في أوروبا وآسيا تستكشف آليات الشفاء الذاتي للتعويض عن حساسية المواد الكبيرة للتدهور، فضلاً عن الجمع بين التقنيات الذكية وأجهزة الاستشعار لتسخير الطاقة الشمسية في البيئات ذات الإضاءة المنخفضة، مثل التصميمات الداخلية للمباني.
على الرغم من وجود تساؤلات حول الاستقرار طويل الأمد في ظل الظروف الواقعية وما إذا كان عمر العمر الافتراضي يمكن أن يضاهي عمر السيليكون، إلا أن السرعة التي يتم بها تطويرها سد الثغرات التقنية الرئيسية إنه أمرٌ مثيرٌ للإعجاب. يتفق الخبراء على أن التعايش بين التقنيتين، واستخدام كلٍّ منهما حسب الحاجة، هو السيناريو الأكثر ترجيحًا على المدى القصير.
الصين تعزز ريادتها في العصر الجديد للطاقة الشمسية
مع هذا التطور، لا تقود الصين الإنتاج فحسب، بل تحدد أيضًا وتيرة الابتكار في قطاع الطاقة الشمسية.إن التقدم الذي أحرزته الطبقة الرقيقة للغاية يسمح لنا بتخيل مستقبل قريب حيث تصبح الألواح الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت شائعة مثل الألواح المصنوعة من السيليكون، ولكنها توفر قدرًا أكبر من الكفاءة. المرونة والكفاءة أينما كانت هناك حاجة إليها.
إن التوقعات في المجتمع العلمي وفي قطاع الأعمال هي أنه إذا يتم توحيد الإنتاج الضخم دون فقدان الكفاءة أو الاستقرار، يمكن أن يلعب البيروفسكايت دورًا رائدًا ثورة الطاقة الجديدة: أنظف وأكثر كفاءة واقتصادا واستدامة، مع تطبيقات تتكيف مع مجموعة واسعة من السيناريوهات والاحتياجات.
