خلية شمسية جديدة تكسر الرقم العالمي في الكفاءة

finger_wide-1767_web

كثر الحديث عن الطاقة الشمسية في الآونة الأخيرة وذلك بسبب عدم قدرتنا على تجاهل المنافع العظيمة لهذه الطاقة والإمكانيات الهائلة التي تقدمها يوما بعد يوم نجد اكتشافات جديدة تزيد من فاعلية هذه الطاقة والقدرة على استثمارها، في المقال التالي نستعرض احدث ما توصل له الباحثون في مجال رفع كفاءة الخلايا الشمسية أعلن من قبل فريق من الباحثين الفرنسيين والألمان عن تحقيق رقم قياسي عالمي في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، باستعمال هيكلية جديدة لخلية شمسية تتضمن أريع خلايا شمسية فرعية.

*

فبعد ثلاث سنوات من العمل الشاق، توج جهد هؤلاء الباحثين بالوصول إلى نسبة مئوية جديدة، كسرو بذلك رقمهم العالمي للكفاءة (43.6) بنسبة جديدة بلغت 44.7% وبتركيز 297 شمساً.

*

وتبقى الخلية الشمسية ذات كفاءة 50% هي الهدف النهائي للفريق، وهذا يعتبر خطة متقدمة باتجاه خفض تكاليف الطاقة الشمسية. أما طريقة قياس الكفاءة فهي تتم من خلال نسبة طاقة الطيف الشمسي المحولة إلى طاقة كهربائية ممكن استخدامها.

*

لمن لا يعلم فإن اللون أو الضوء في مجال الطيف يقع ضمن المجال بين الأشعة تحت الحمراء وصولا إلى الأشعة فوق البنفسجية، فالكفاءة القصوى للوح الشمسي الشمسية تساوي الخرج الأعظمي للخلية مقسوما على نتاج تدفق الإشعاع الحاصل وسعة سطح الخلية. ثم يؤخذ الرقم الناتج بالحسبان عند تحديد عدد الألواح الشمسية المحتاجة لمنطقة جغرافية محددة. الخلية الشمسية التي حطمت الرقم القياسي استعملت في ألواح كفاءتها ضعف كفاءة الألواح الكهروضوئية العادية (PV) وهي الخلايا الكهروضوئية المركزة (CPV) والتي اشتقت من التكنولوجيا المستخدمة في الفضاء.

*

هذه الخلايا المسماة بالخلايا رباعية التوصيل سمحت لنا بتحقيق كفاءة عالية في تحويل الأشعة الشمسية إلى كهرباء، وذلك يعود على هيكلها الذي توضب فيه الخلايا الفرعية الأربع فوق بعضها البعض مما يسمح لكل خلية بان تمتص مجالاً مختلفاً من الأطوال الموجية للإشعاع الشمسي. وحسب فريق الباحثين، فإن تقنية جديدة تعرف باسم “رقاقة الترابط” سمحت لفريق الباحثين بأن يوصلوا بلورات المادة النصف ناقلة، وهي خطوة كانت تعد صعبة للغاية من قبل لأن رقاقة الربط تسمح باستقرار الخلية مع الحفاظ على بيئة محكمة، ولولا هذه التقنية لكان من المستحيل زرع الخلايا فوق بعضها مع المحافظة على نقاوة وجودة بلورات المادة نصف الناقلة والتي هي حجر الأساس في الخلية الشمسية .

*

الزيادات القوية في الكفاءة في وقت قصير جدا مشجعة للغاية، فزيادة كفاءة الخلية سوف يخفض من تكلفة اللوح الشمسي وبنفس الوقت سيزيد من مساحة اللوح، مانحة بذلك من يعانون من ضيق المساحة القدرة على حصد ميزات الطاقة الشمسية.

*

الحماس من أجل الطاقة الشمسية يزداد حول العالم، فألمانيا مثلا في الطليعة في مجال الطاقة الشمسية ففي شهر تموز والذي يعد شهراً مشمساً استطاعت ألمانيا كسر رقمها العالمي في كمية الكهرباء المنتجة من الطاقة الشمسية.

*

حيث استطاعوا توليد 5.1 تيرا وات ساعي من الكهرباء. وأيضاً أعلنت أيضا وزارة الدفاع الأمريكية بأنها ستولد 25% من الطاقة المستهلكة بحلول العام 2025 من الطاقة الشمسية أي حوالي 3 غيغا وات.

*

سؤال تكرر كثيراً لكن الم يحن الأوان بحق لنا لنتخلى عن الوقود الأحفوري وننتقل إلى وسائل أكثر مراعاة للبيئة ؟

*

المصدر