أخضر: صراع عالمي لتحقيق أقصى إستفادة من الخلايا الشمسية الترادفية
في ظل تفاقم أزمة المناخ، وتسارع العديد من الدول لإيجاد حلول جذرية للتخفيف من حدة الأزمة أو حتى تقليل أضرارها بشكل كبير، تعمل العديد من الفرق البحثية على تطوير العديد من الحلول المستدامة.
ويعد المجال البحثي للخلايا الشمسية الترادفية تنافسيًا للغاية، حيث تعمل العديد من الفرق البحثية حول العالم في سباق مستمر لتحقيق أرقام قياسية في كفاءة تحويل الطاقة في هذا المجال.
والخلايا الشمسية الترادفية هى أحد أنواع الخلايا الشمسية، وتتكون من نوعين من المواد، وليس من نوع واحد كالمعتاد، وذلك بهدف تجاوز القدرة المحدودة لكل نوع من المواد على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربية، إذا استخدم على حدة في تصنيع الخلايا الشمسية.
وكانت أبرز الإسهامات الناجحة التى نُشرت مؤخرًا في هذا الملف، هى من فريق باحثون من مركز هيلمهولتز- سنتروم برلين، حيث نشروا دراسة في دورية ساينس تشرح تفصيلًا كيفية تطوير بناء خلايا شمسية ترادفية أكثر تطورًا وفاعلية من المتاحة حاليًا.
وتمكنت الخلية التى طوروها من تحويل ما يقرب من ثلث ضوء الشمس الذى تتلقاه إلى طاقة كهربائية، وهذا قدر قياسي، مقارنة بما هو متاح حاليًا من خلايا شمسية، كما أن التكنولوجيا التى استخدموها غير مكلفة، وهى نتيجة في غاية الأهمية تثقل عملهم.
وتتكون الخلايا التى طورها الباحثون من قاعدة من السيليكون وطبقات من البيروفسكايت، وقد اعتمدوا في المقام الأول على مركب البيروفسكايت المحسن بشكل كبير، وقاموا بتعديل السطح المتطور له باستخدام جزيء يوديد البيبرازينيوم الجديد الذى طوره باحثو المركز، وأدى هذا إلى حد كبير لتقليل الخسائر المرتبطة بفقدان الشحنة الكهربائية بشكل كبير، ومن ثم رفع كفاءة الخلايا.
وباستخدام تقنيات قياس خاصة، تمكن الباحثون من تحليل العمليات الأساسية في الطبقات الفردية للخلية الترادفية بالتفصيل، ومن ثم قاموا بتحسين كل طبقة بشكل منفرد بناء على فهم أعمق، وتم بعد ذلك دمج التحسينات في الطبقات معًا، ونقلها إلى الناتج العام للخلية الشمسية الترادفية.
والجدير بالذكر أنه خلال العاميين الماضيين، استطاعت العديد من فرق الأبحاث حول العالم تسجيل تقدمًا ملحوظًا في هذا الملف، أبرزها ما أنجزته فرق من مركز هيلمهولتز أواخر عام 2021، حيث حققت قيمة قياسية تقل قليلاً عن 30% (29.8%) للخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من السيليكون والبيروفسكايت نهاية عام 2021.
كما أعلنت مدرسة الفنون التطبيقية الفديرالية في لوزان بسويسرا في منتصف العام الماضي، عن خلية ترادفية معتمدة بكفاءة تبلغ 31.3%.
كما أظهر مختبر الخلايا الكهروضوئية في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية في السعودية خلية ترادفية من السيليكون البيروفسكايت بنسبة 33.2% في المختبر، وتمكنت الجامعة من زيادة هذه النسبة إلى 33.7% في مايو 2023.
كما حققت شركة كورية جنوبية إنجازًا رائدًا في مايو الماضي، حيث كشفت الستار عن أول خط إنتاج في العالم مخصص للخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون.
