باحثون يكتشفون مادة جديدة بديلة للسيليكون

تُظهر المواد المسماة “بيروفسكايت” إمكانات قوية لجيل جديد من الخلايا الشمسية، لكنها واجهت صعوبة في الحصول على قوة جذب في سوق تهيمن عليه الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون. الآن، تحدد دراسة، أجراها باحثون في “معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا” وأماكن أخرى، خريطة طريق لكيفية انتقال هذه التكنولوجيا الواعدة من المختبر إلى مكان مهم في سوق الطاقة الشمسية العالمي.

يُظهر تحليل “التقنية الاقتصادية” أنه من خلال البدء بأسواق متخصصة ذات قيمة أعلى وتوسع تدريجي، يمكن لمصنعي الألواح الشمسية تجنب التكاليف الرأسمالية الأولية الضخمة التي ستكون مطلوبة لجعل الألواح المستندة إلى مادة “بيروفسكايت” قادرة على التنافس المباشر مع السيليكون لتركيبات المرافق الكبيرة.

ويمكن أن توفر الخلايا الشمسية القائمة على مادة “بيروفسكايت” -وهي فئة واسعة من المركبات التي تتميز بترتيب معين من تركيبها الجزيئي- تحسينات هائلة في التركيبات الشمسية. والمواد المكونة لها غير مكلفة، ويمكن تصنيعها في عملية مثل طباعة صحيفة، وطباعتها على مواد دعم خفيفة الوزن ومرنة، فهذا يمكن أن يقلل كثيرًا من التكاليف المرتبطة بالنقل والتركيب، على الرغم من أنها لا تزال بحاجة إلى مزيد من العمل لتحسين متانتها. كما يجري تطوير مواد جديدة واعدة للخلايا الشمسية في المختبرات في جميع أنحاء العالم، ولكن لم يحدث أي تقدم حتى الآن في السوق.

يقول أحد المشاركين بالدراسة: “كان هناك الكثير من المواد الجديدة للخلايا الشمسية والشركات التي تم إطلاقها على مر السنين. وعلى الرغم من ذلك، يبقى السيليكون هو المادة السائدة في الصناعة وظل لعقود من الزمن”.

ولكن هناك مجموعة متنوعة من تطبيقات الخلايا الشمسية الأكثر تخصصًا؛ حيث توفر الصفات الخاصة بالخلايا الشمسية القائمة على مادة “بيروفسكايت”، مثل وزنها الخفيف ومرونتها وإمكانية الشفافية ميزة كبيرة، ومن خلال التركيز على هذه الأسواق في البداية، يمكن لشركة ناشئة تعمل بالطاقة الشمسية أن تتوسع تدريجيًا، مع الاستفادة من أرباح المنتجات المتميزة لتوسيع قدراتها الإنتاجية بمرور الوقت.

ويؤكد التحليل أن محاولة القفز مباشرة إلى السوق لمنشآت الطاقة الشمسية على نطاق واسع، تتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة للغاية. ولكن مثل هذه التطبيقات ستجعل الدخول إلى السوق ممكنًا دون الحاجة إلى استثمارات رأسمالية ضخمة.

لذا؛ إذا نجحت الدراسة، فإن المبلغ الذي سيتم استثماره سيكون أقل بكثير، ويبلغ حوالي بضعة ملايين من الدولارات بدلًا من عشرات أو مئات الملايين من الدولارات، وهذا يسمح للمستثمرين بتطوير شركة مربحة بسرعة أكبر.

ووفقًا للباحثين، هناك بالفعل عدد قليل من الشركات الناشئة التي تعمل في محاولة لإدخال خلايا مادة “بيروفسكايت” الشمسية إلى السوق، على الرغم من أن أيًا منها ليس لديه حتى الآن منتج حقيقي للبيع. واتبعت الشركات مقاربات مختلفة، ويبدو أن بعضها بدأ في اتباع نهج النمو التدريجي الذي حدده هذا البحث. ربما كانت الشركة التي جمعت أكبر قدر من المال هي شركة تدعى “Oxford PV” وهم يبحثون في خلايا ترادفية، تضم كلًا من خلايا السيليكون والبيروفسكايت لتحسين الكفاءة الكلية. وهناك شركة أخرى هي إحدى الشركات التي بدأها Joel Jean PhD ’17 (وهو أيضًا مؤلف مشارك في هذه الورقة) وشركات أخرى، مثل “Swift Solar ” التي تعمل على البيروفسكايت المرن، بالإضافة إلى شركة “Saule Technologies” التي تعمل على البيروفسكايت القابلة للطباعة.

ويؤكد أحد الباحثين أن نوع التحليل الاقتصادي التقني الذي استخدمه الفريق في الدراسة يمكن تطبيقه على مجموعة واسعة من التقنيات الجديدة المتعلقة بالطاقة، بما في ذلك البطاريات القابلة لإعادة الشحن وأنظمة التخزين الأخرى، أو أنواع أخرى من مواد الخلايا الشمسية الجديدة.

المصدر: MIT News:Researchers develop a roadmap for growth of new solar cells