ابهرت الصين الجميع حول العالم بالفعل عقب اعلانها اختراع الواح شمسية جديدة تنتج مقدار هائل من الطاقة وبسعر ارخص، وذلك ما كان ينتظره مئات الملايين حول العالم.

وتستعمل خلايا البيروفسكايت الشمسية نوعًا خاصًا من المركبات لامتصاص الضوء وتتميز بكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة وتأثيرها البيئي الضئيل، ويعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على هذه التكنولوجيا لأكثر من عقد.

فريق العلماء استعمل بنية خلايا شمسية ذات طبقات لتحقيق معدلات تحويل أعلى للطاقة، وطوّر باحثون صينيون، من جامعة نانجينغ، نوعًا جديدًا من خلايا البيروفسكايت الشمسية، وهي نوع من أجهزة الأغشية الرقيقة التي تستعمل نوعًا خاصًا من المركبات لامتصاص الضوء.وتتميز هذه الخلايا بكفاءة أكبر، وبقدرتها على إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء بنصف كلفة خلايا السيليكون التقليدية.

وسُمِّيت خلايا البيروفسكايت الشمسية باسْم معدن يتمتع بنوع معين من بنية الخلية البلورية، وفق ما نشرته صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست الصينية (scmp) في يونيو/حزيران الجاري.وتُعدّ خلايا البيروفسكايت الشمسية إحدى أكثر التقنيات الواعدة للحصول على طاقة شمسية فعالة وبأسعار معقولة،

نظرًا لكفاءتها العالية وكلفتها المنخفضة وتأثيرها البيئي الضئيل، حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ارتفاع كفاءة تحويل الطاقة

يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على تطوير تكنولوجيا خلايا البيروفسكايت الشمسية لأكثر من عقد، وفي غضون سنوات قليلة فقط، ارتفعت كفاءة تحويل الطاقة (بي سي إي) لخلايا البيروفسكايت من 3.8 إلى أكثر من 25%.

في أحدث تقدّم، استعمل فريق من جامعة نانجينغ الصينية، بقيادة البروفيسور تان هيرن، بنية خلايا شمسية ذات طبقات لتحقيق معدلات تحويل أعلى للطاقة، وكان الفريق يدرس هذه التكنولوجيا على نطاق واسع.

وقد حققت خلايا البيروفسكايت الشمسية ذات المساحة الصغيرة كفاءة تحويل بنسبة 28% في يونيو/حزيران الماضي، واعتُمِدَت لدى جداول كفاءة الخلايا الشمسية المعتمدة دوليًا،

متجاوزةً خلايا السيليكون التقليدية لأول مرة.وقد تحسنت النتائج الأخيرة التي توصّلوا إليها، ونشرتها مجلة نيتشر، وخضعت لمراجعة الأقران، يوم الأحد الماضي 11 يونيو/حزيران، إذ بلغت كفاءة خلايا البيروفسكايت الشمسية 29%.

مزايا خلايا البيروفسكايت الشمسية

يعمل فريق العلماء لدى جامعة نانجينغ الصينية على تطوير خلايا شمسية ذات طبقة عُليا تمتص أشعة الشمس قصيرة الموجة وطبقة سفلى تمتصّ الموجات الطويلة لتحسين الاستعمال العام للضوء.

وتربط طبقة وسطى هاتين الطبقتين، والمفتاح لتحسين الأداء هو تعزيز كفاءة تحويل الطاقة للطبقة السفلية وتطوير طبقة عالية الأداء لتوصيل الطبقتين العليا والسفلى، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.في الدراسة الأخيرة.

وذكر رئيس فريق الباحثين لدى جامعة نانجينغ الصينية، البروفيسور تان هيرن، أنه وجد طريقة لتحسين المواد للطبقة الرابطة لجعلها مناسبة للمعالجة منخفضة التكلفة على نطاق واسع.

واستعمل الباحثون محلول التكييف الفراغي لتحسين كفاءة شريط البيروفسكايت في الطبقة السفلى عن طريق تقليل العيوب وتحسين قدرته على استخراج الإلكترونات.قال أحد المراجعين لدى مجلة نيتشر: “تُظهر هذه الورقة البحثية نتيجة بنّاءة جدًا في هذا المجال من حيث إنها لا تُظهر فقط أداءً ممتازًا للطاقة الكهروضوئية على أفضل ترادف لجميع البيروفسكايت

في العالم، بل تقدِّم أيضًا نهجًا جديدًا”.وتتمتع هذه الخلايا الشمسية بعمر افتراضي كافٍ، إذ أشار البروفيسور تان هيرن في البحث: “يحتفظ الجهاز بأكثر من 90% من أدائه الأوّلي بعد 600 ساعة من التشغيل المتواصل تحت إضاءة تحاكي أشعة الشمس”.

في العام الماضي، أقرّت وزارة العلوم والتكنولوجيا الصينية عمل الفريق بصفته واحدًا من أفضل 10 تطورات علمية في الصين من قبل بسبب إمكانات التكنولوجيا في مجال

الطاقة النظيفة، وفق ما نشرته صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست الصينية (scmp) في 18 يونيو/حزيران الجاري.

وفي مقابلة مع وسائل الإعلام الحكومية، قال تان: “المواد الخام لصنع خلايا البيروفسكايت رخيصة ووفيرة، ما يجعل تكاليف إنتاج هذه الخلايا واحدة من 20 خلايا السيليكون التقليدية، علاوة على ذلك، فهي أسهل في الإنتاج، ويمكن تصنيعها في مصنع واحد”.وأضاف: “حتى مع إضافة عناصر أخرى، فإن التكلفة الإجمالية للإنتاج هي -فقط- نصف تكلفة خلاي

ا السيليكون التقليدية”.بالإضافة إلى وظائفهم الأكاديمية، يشارك تان وفريقه في تسويق التكنولوجيا الخاصة بهم، وأنشؤوا شركة ناشئة تسمى رينشاين سولار Solar لتحقيق هذه الغاية.وقد صممت الشركة خلايا البيروفسكايت الشمسية لاستعمالها في بناء أسقف أو جدران، أو لتركيبها في السيارات الكهربائية لتحسين مداها.

نظرًا لأنها مصممة لتوليد الكهرباء في ظروف الإضاءة المنخفضة، يمكن استعمالها لشحن الهواتف أو أجهزة الحاسوب المحمولة.ووقّع الباحثون، هذا العام، اتفاقية مشروع صناعي مع حكومة مدينة تشانغشو في مقاطعة جيانغسو الصينية، وأنشؤوا خط إنتاج يهدف إلى تحقيق قدرة 150 ميغاواط بحلول سبتمبر/أيلول.

كفاءة الخلايا الشمسية

تمثّل كفاءة تحويل الجهد الكهربائي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري المهيمنة على السوق العالمية من 20-22%، وفقًا لما نشرته منصة الطاقة المتخصصة، في أبريل/نيسان الماضي.

وتأتي الخلايا الشمسية الترادفية التي تجمع بين خلايا السيليكون والبيروفسكايت بديلًا واعدًا للغاية وعالي الأداء وقابلًا التطبيق على نطاق واسع للخلايا الشمسية البلورية التقليدية.وتعدّ “كاوست” الطاقة من مجالات البحث الإستراتيجية، التي توليها أولوية قصوى لتطوير أبحاث الخلايا الشمسية من خلال مركزها للطاقة الشمسية الذي يضم مختبر الطاقة الكهروضوئية.ويعدّ الابتكار طفرة كبيرة في مجال الطاقة الشمسية في وقت تُقدِّر فيه التوقعات أن تبلغ حصة خلايا البيروفسكايت الشمسية والسيليكون الترادفية في السوق العالمية للخلايا الشمسية أكثر من 10 مليارات دولار بحلول عام 2032.”

مرتبط

المصدر: الميدان اليمني

كلمات دلالية: الصين الطاقة الشمسية الواح جديدة خلايا البيروفسكايت الشمسية خلایا البیروفسکایت الشمسیة الخلایا الشمسیة جامعة نانجینغ یونیو حزیران کفاءة تحویل

إقرأ أيضاً:

طالبات بجامعة خليفة يبتكرن مشروعاً لتحلية المياه بالطاقة الشمسية

مريم بوخطامين (أبوظبي) 

أخبار ذات صلة «جامعة خليفة» تستعرض ابتكارات تكنولوجية خلال «آيدكس 2025» سلطان بن أحمد القاسمي يطلع على مشروع محطة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية

تعد أزمة المياه الصالحة للشرب من أكبر التحديات التي تواجه العديد من المناطق حول العالم، حيث تعاني بعض المجتمعات تلوث مصادر المياه أو ندرتها، ومن هنا، يأتي مشروع تحلية المياه الجوفية باستخدام الطاقة الشمسية كحل مبتكر ومستدام لمواجهة هذه المشكلة، وهذا ما سعت له كل من الطالبات عائشة المرر، وفاطمة المرزوقي، وسهيلة المحيربي، في كلية الهندسة المدنية في جامعة خليفة في أبوظبي، اللواتي بينّ، من خلال مشروعهن، أهمية ابتكارهن وقيمته البيئية.
وقالت الطالبة المرر: «إن المشروع يهدف إلى توفير مياه شرب نظيفة للمناطق التي تعاني التلوث أو شح المياه، وذلك من خلال تقنية تحلية المياه الجوفية باستخدام الطاقة الشمسية»، مشيرة إلى أن المشروع يقدم قيمة مضافة لجوانب عدة، منها تقديم حل مستدام وفعال لمعالجة المياه باستخدام مصادر طاقة نظيفة ومتجددة، وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، مما يسهم في خفض الانبعاثات الكربونية، فضلاً عن إمكانية استخدامه في المناطق النائية والمتأثرة بأزمات المياه، وتقليل الأثر البيئي مقارنة بأنظمة التحلية التقليدية التي تعتمد على الوقود الأحفوري.
وبينت فاطمة المرزوقي، أنه يمكن تطبيق المشروع على أرض الواقع بطرق عديدة، منها توفير محطات تحلية صغيرة للمناطق التي تعاني ندرة المياه العذبة، أو استخدامه في المزارع والمجتمعات الريفية التي تعاني ملوحة المياه الجوفية، بالإضافة إلى اعتماده كحل متنقل للفرق الإنسانية في حالات الطوارئ والكوارث الطبيعية، إلى جانب دعم جهود التنمية المستدامة في الدول التي تعاني مشكلات مائية مزمنة. يعد مشروع تحلية المياه بالطاقة الشمسية خطوة مهمة نحو توفير حلول مبتكرة ومستدامة لمشكلة ندرة المياه، إذ يسهم في تحسين جودة الحياة، وتقليل الأثر البيئي، وتعزيز الاستدامة، ومع الدعم الأكاديمي والتمويل المناسب، يمكن لهذا المشروع أن يتحول إلى حل عملي يغير حياة العديد من المجتمعات حول العالم. 
فرصة
أوضحت أن المشروع يتيح فرصاً كبيرة للتطوير والاستمرارية من خلال، تحسين التصميم لزيادة كفاءة التحلية، وتقليل التكلفة التشغيلية، ودمج تقنيات الذكاء الاصطناعي لمراقبة جودة المياه، وتحسين الأداء، والبحث عن تمويل إضافي لتوسيع نطاق التطبيق، وتحويل المشروع إلى منتج متاح تجارياً، منوهة بأن هناك علاقة بين المشروع والاستدامة، خاصة أن المشروع يعتمد بشكل أساسي على الطاقة الشمسية، مما يجعله حلاً صديقاً للبيئة يسهم في تقليل استهلاك الوقود الأحفوري والانبعاثات الكربونية، وتعزيز كفاءة استخدام المياه في المناطق التي تعاني ندرتها، وأخيراً دعم تحقيق أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة، خاصة فيما يتعلق بالمياه النظيفة والطاقة المتجددة.
حاجة
بينت سهيلة المحيربي أن فكرة المشروع جاءت نتيجة الحاجة المتزايدة إلى حلول مبتكرة لمعالجة أزمة المياه، وذلك من خلال إيجاد بدائل لأنظمة التحلية التقليدية التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، وتحسين جودة الحياة في المجتمعات التي تعتمد على مصادر مياه غير صالحة للشرب، ودعم التوجه نحو استخدام مصادر طاقة نظيفة ومستدامة. وحول دعم الجامعة لمثل هذه المشاريع، أكدت أنه دعم أكاديمي وفني كبير من قبل الجامعة، حيث تم توفير الإشراف العلمي والتقني من قبل أساتذة مختصين، بالإضافة إلى إتاحة المختبرات لإجراء الاختبارات، وتحليل جودة المياه المحلاة، كما تم تخصيص ميزانية قدرها 6000 درهم لتغطية تكاليف المواد والمعدات اللازمة لتنفيذ المشروع، مشيرة إلى أن هناك إمكانية كبيرة لتنفيذ المشروع على نطاق أوسع، من خلال تقديم المشروع للجهات المعنية، مثل المؤسسات الحكومية والشركات العاملة في قطاع المياه والطاقة المتجددة، وذلك من أجل تطوير نماذج أولية قابلة للتطبيق على نطاق واسع، وعرضه على المستثمرين لدعم تحويله إلى منتج تجاري يخدم المجتمعات المحتاجة والتوسع في استخدامه ليشمل المنازل والمزارع والمرافق العامة، ناهيك عن الترويج والتوعية بأهمية المشروع لمواجهة التحديات المرتبطة بأزمة المياه. ويتم العمل على الترويج لهذا المشروع من خلال نشر الأبحاث والنتائج في مؤتمرات علمية ومجلات متخصصة، والتعاون مع الجهات البيئية والإنسانية لنشر الفكرة ودعم تنفيذها، وتقديم عروض وندوات لعرض مزايا النظام أمام الجهات المختصة والمستثمرين.

مقالات مشابهة

  • تراجع أسعار الياميش 40%.. الغرف التجارية تزف بشرى سارة للمواطنين
  • ورشة عمل تنفيذ دراسة حول المحطات الكهربائية الصغيرة باستخدام الطاقة الشمسية
  • عاجل| «الأرصاد» تزف بشرى سارة بشأن انتهاء موجة الصقيع
  • بشرى سارة لجماهير الأهلي بشأن التجديد للشناوي.. أعلى راتب وحملة إعلامية
  • طالبات بجامعة خليفة يبتكرن مشروعاً لتحلية المياه بالطاقة الشمسية
  • عاجل| «الأرصاد» تزف بشرى سارة بشأن موعد انتهاء موجة الصقيع
  • بشرى سارة للمواطنين.. أسعار ياميش رمضان بوزارة الزراعة أقل من الأسواق
  • للعاملين في صناعة السينما.. بشرى سارة من إدارة الحوار الوطني
  • «بحوث الفلزات» يناقش التعاون مع ماليزيا في مجال الطاقة الشمسية
  • مركز بحوث الفلزات يناقش التعاون مع ماليزيا في مجال الطاقة الشمسية