macro shooting of natural rock - little cryslals of Perovskite mineral stone (calcium titanium oxide mineral composed of calcium titanate) isolated on white background

بيروفسكيت: مستقبل صناعة الطاقة الشمسية

BY & FILED UNDER GENERAL

 لقد أصبحت القدرة على توليد الطاقة الشمسية من مجموعة متنوعة من الأسطح شيء محتمل الحدوث في المستقبل القريب، وذلك بفضل مادة تعرف باسم بيروفسكيت. وفقا للعديد من العلماء فإن الخلايا الشمسية السائلة لديها القدرة على إحداث ثورة في صناعة الطاقة الشمسية تقدر ب 55 مليار $.

وتقول الدكتورة أنيتا هو-بايلي، مديرة المركز الأسترالي للطاقة الضوئية المتقدمة في برنامج أبحاث الخلايا الشمسية في بيروفسكيت التابع ل أونسو: “لم تعد الخلايا الشمسية تقتصر على الهياكل الصلبة مثل الألواح. “تخيل أن تكون قادراً على تغطية كل أسطح المباني والأجهزة والسيارات بالخلايا الشمسية”.

تعتبر بيروفسكيت واحدة من أفضل 10 تقنيات تكنولوجية ناشئة في المنتدى الاقتصادي العالمي لعام 2016، وهي مادة فريدة يمكن استخدامها لجني الضوء. عند خلطها مع الحلول السائلة، بيروفسكيت يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الأسطح، مما يتيح للعلماء المزيد من الحرية لاستكشاف طرق جديدة لدمج إنتاج الطاقة الشمسية.

تقول هو-بيلي: “إن تنوع التركيبات الكيميائية يسمح أيضا للخلايا بأن تكون شفافة، أو مصنوعة من ألوان مختلفة. “إن البراعة في حل ترسب  بيروفسكيت يجعل من الممكن رش معطف، والطباعة، أو الطلاء على الخلايا الشمسية.”

 ليس هذا يعني أننا فقط قد نبدأ في رؤية التكنولوجيا المستقبلية مثل الخلايا الشمسية التي يمكن رسمها على جدران منازلنا، أو التشطيبات الخفيفة لتسخير تطبيقها على السيارات الكهربائية، ولكن هذه المنتجات قد تصبح حتى أقل تكلفة باهظة. إن الألواح الشمسية التقليدية مصنوعة من السيليكون، ولكن وفقا لهو-بايلي، فإن مادة بيروفسكيت أسهل بكثير في الإنتاج.

وقالت هو بيلى “ان عملية التصنيع تستهلك كمية صغيرة من المواد ولا تتطلب درجات حرارة عالية”. “إن هذه الابتكارات الجديدة تفتح لنا فرصاً وتطبيقات حقيقية جديدة”.

غير أن هذه التكنولوجيا ليست جديدة تماماً فقد اكتشف الباحثون اليابانيون لأول مرة إمكانات بيروفسكيت كخلايا شمسية في عام 2006، ولكن لم يكن ذلك ظاهراً حتى عام 2012 وذلك بعد التقدم المحرز في كفاءة هذه المادة في تحويل أشعة الشمس إلى الطاقة الكهربية، وبذلك بدأت في جذب انتباه المجتمع العلمي.

ويدعم فريق أبحاث هو-بايلي مبادرة التميز الشمسي لوكالة الطاقة المتجددة الأسترالية (أرينا)، التي وفرت للفريق نحو 3.6 مليون دولار كتمويل لها. وحتى الآن، تمكن الفريق من تحقيق تصنيف كفاءة التحويل بنسبة 18 في المائة على خلية بيروفسكيت واحدة. وبما أن معظم الألواح الشمسية التجارية تمتاز بمعدلات في النطاق المنخفض البالغ 20 في المائة، فإن هذا الاختراق يعني أن خلايا بيروفسكيت يمكن أن تقارن تقريبا بألواح السيليكون القياسية.

ويتمثل هدف المشروع في تحقيق كفاءة موثوقة تبلغ 26 في المائة، ولكن لايزال علينا العمل لضمان استمرارية المواد على المدى الطويل. حاليا، تقول هو بيلي أن خلايا بيروفسكيت تستمر فقط لبضعة أشهر دون حماية من العناصر، لأنها عرضة للضرر الناجم عن تقلب درجات الحرارة ومستويات الرطوبة. ومع ذلك، فهي واثقة من أن هذه المواد الثورية يمكن أن تكون تغير مسار صناعة الطاقة المتجددة.

تقول هو بيلي “ان معدل كفاءة بيروفسكيتس بلغ  3.8 فى المائة، وقد نما منذ ذلك الحين على قدم وساق”. واضافت “اعتقد اننا سنصل الى 24 في المائة خلال عام او نحو ذلك”.