التطور التدريجي في الطاقة الشمسية
الأربعاء - 28 ديسمبر 2022
Wed - 28 Dec 2022
كتبت مقالا سابقا عن طبقات الخلايا الشمسية وبشكل عام تحدثت عن الطبقة الأهم في هذا الجهاز المعني بتحويل ضوء الشمس إلى تيار كهربائي.
هذا الاختراع ليس جديدا نسبيا ولكن كان يعمل بكفاءة سيئة جدا، بل إن الحاجة له كادت تكون معدومة لولا أن استخدامه في الأقمار الصناعية في الفضاء أتاح فرصة البقاء له.
رغم التكلفة المرتفعة والكفاءة غير المرضية بالنسبة لسعر الخلايا الشمسية حينها إلا أن الحاجة لها في هذا التطبيق تحديدا باتت أمرا في غاية الأهمية.
بعد هذا الاستخدام المجدي تسارع البحث العلمي الرصين لتولي زمام الأمور وتوجيه المعامل العالمية المرموقة لتحسين كفاءة تلك الخلايا الشمسية، ليخدم تطبيقات تتجاوز الفضاء فقط. فعلا وصلنا الآن إلى كفاءة عالية للألواح الشمسية وهي ما تقارب 50% ولكنها غير اقتصادية.
أي أن تكلفة الكهرباء بالتقليدية ما زالت أرخص من تلك التي تنتجها الألواح الشمسية ذات الكفاءة العالية. هنا يتوجب على البحث العلمي والمعامل أن يجدا طريقة أفضل لتقليل التكلفة، إما تكلفة المواد أو التصنيع.
عندما نتحدث عن الكفاءة هذا يعني أن طيف ضوء الشمس الذي يصل إلى الخلايا الشمسية لا يمكن تحوله كاملا إلى تيار كهربائي.
واحدة من تلك الأسباب التي لا تمكن الخلايا الشمسية من تحويل كامل ضوء الشمس إلى كهرباء هي أن المواد المستخدمة تمتص جزءا من طيف الضوء، ولا يمكنها أن تتفاعل مع باقي الطيف ولكن هناك مواد أخرى تمتص جزءا آخر من الطيف.
هنا أتت فكرة تركيب هذه المواد بعضها فوق بعض كي تمتص مجموع الجزأين (أو أكثر) من الطيف الضوئي.
الفكرة تدعى Tandem أي تسلسل الطبقات، وهي أيضا ليست جديدة ولكن ما زلنا نعاني من المشكلة الأزلية هنا وهي التكلفة.
الخبر التفاؤلي أن خلال السنوات القليلة المقبلة قد نجد تطورا تقنيا صناعيا يدفع بهذه الفكرة إلى الأسواق بأسعار مقبولة.
هذه الفكرة قد تجعل هناك ألواح شمسية مخصصة لكل منطقة، وذلك بحسب طيف ضوء الشمس الذي يصل لتلك المنطقة، على سبيل المثال طيف الضوء الذي يصل للقطب الشمالي قد يختلف عن ما يصل للمناطق المجاورة لخط الاستواء.
توقعاتي أن تصل كفاءة الألواح الشمسية التجارية إلى 27% على الأقل في 2030م، وهذا سيجعل الحساب الاقتصادي حتى على القطاع السكني يتغير، وبالتالي يتوجب أن تكون شبكات الكهرباء جاهزة لتدخل مثل تلك المولدات الكهرباء الصغيرة.
HUSSAINBASSI@
هذا الاختراع ليس جديدا نسبيا ولكن كان يعمل بكفاءة سيئة جدا، بل إن الحاجة له كادت تكون معدومة لولا أن استخدامه في الأقمار الصناعية في الفضاء أتاح فرصة البقاء له.
رغم التكلفة المرتفعة والكفاءة غير المرضية بالنسبة لسعر الخلايا الشمسية حينها إلا أن الحاجة لها في هذا التطبيق تحديدا باتت أمرا في غاية الأهمية.
بعد هذا الاستخدام المجدي تسارع البحث العلمي الرصين لتولي زمام الأمور وتوجيه المعامل العالمية المرموقة لتحسين كفاءة تلك الخلايا الشمسية، ليخدم تطبيقات تتجاوز الفضاء فقط. فعلا وصلنا الآن إلى كفاءة عالية للألواح الشمسية وهي ما تقارب 50% ولكنها غير اقتصادية.
أي أن تكلفة الكهرباء بالتقليدية ما زالت أرخص من تلك التي تنتجها الألواح الشمسية ذات الكفاءة العالية. هنا يتوجب على البحث العلمي والمعامل أن يجدا طريقة أفضل لتقليل التكلفة، إما تكلفة المواد أو التصنيع.
عندما نتحدث عن الكفاءة هذا يعني أن طيف ضوء الشمس الذي يصل إلى الخلايا الشمسية لا يمكن تحوله كاملا إلى تيار كهربائي.
واحدة من تلك الأسباب التي لا تمكن الخلايا الشمسية من تحويل كامل ضوء الشمس إلى كهرباء هي أن المواد المستخدمة تمتص جزءا من طيف الضوء، ولا يمكنها أن تتفاعل مع باقي الطيف ولكن هناك مواد أخرى تمتص جزءا آخر من الطيف.
هنا أتت فكرة تركيب هذه المواد بعضها فوق بعض كي تمتص مجموع الجزأين (أو أكثر) من الطيف الضوئي.
الفكرة تدعى Tandem أي تسلسل الطبقات، وهي أيضا ليست جديدة ولكن ما زلنا نعاني من المشكلة الأزلية هنا وهي التكلفة.
الخبر التفاؤلي أن خلال السنوات القليلة المقبلة قد نجد تطورا تقنيا صناعيا يدفع بهذه الفكرة إلى الأسواق بأسعار مقبولة.
هذه الفكرة قد تجعل هناك ألواح شمسية مخصصة لكل منطقة، وذلك بحسب طيف ضوء الشمس الذي يصل لتلك المنطقة، على سبيل المثال طيف الضوء الذي يصل للقطب الشمالي قد يختلف عن ما يصل للمناطق المجاورة لخط الاستواء.
توقعاتي أن تصل كفاءة الألواح الشمسية التجارية إلى 27% على الأقل في 2030م، وهذا سيجعل الحساب الاقتصادي حتى على القطاع السكني يتغير، وبالتالي يتوجب أن تكون شبكات الكهرباء جاهزة لتدخل مثل تلك المولدات الكهرباء الصغيرة.
HUSSAINBASSI@
