الوجبات الجاهزة الرئيسية
- طور باحثون في أستراليا خلية شمسية خاصة شبه شفافة.
- إنها أقل كفاءة إلى حد ما من الألواح الشمسية التقليدية ولكنها تتيح إضاءة كافية لاستخدامها كنافذة.
- يريد الباحثون تثبيت هذه النوافذ شبه الشفافة لتوليد الكهرباء في ناطحات السحاب التي تفتقر عادةً إلى مساحة سقف الألواح الشمسية التقليدية.
ابتكر الباحثون حلاً مبتكرًا لتحويل العيون الحضرية إلى مولدات طاقة نظيفة.
قام فريق من الباحثين الأستراليين بإنشاء خلايا شمسية شبه شفافة يمكن أن يفهموا أنها قد تسمح يومًا ما لناطحات السحاب بتوليد طاقتها الخاصة. تتكون الخلايا الشمسية الشفافة من خلايا البيروفسكايت ، والتي غالبًا ما يتم الترحيب بها على أنها مستقبل الخلايا الشمسية.
"يوفر هذا العمل خطوة كبيرة إلى الأمام نحو تحقيق كفاءة عالية وأجهزة بيروفسكايت مستقرة يمكن نشرها كنوافذ شمسية لتحقيق فرصة سوق غير مستغلة إلى حد كبير ،" البروفيسور جاسيك جايسينياك من قسم علوم وهندسة المواد في جامعة موناش في بيان صحفي للجامعة.
يعمل بنظام Windows
كان السيليكون البلوري هو الخيار المفضل لبناء الألواح الشمسية لعقود. ومع ذلك ، كان الباحثون يبحثون عن بدائل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى العملية المكلفة والمكثفة لإنشاء الألواح الشمسية القائمة على السيليكون.
ظهرت خلايا البيروفسكايت الشمسية كبديل واعد.حصل البيروفسكايت على اسمه بسبب تركيبته البلورية الخاصة. اكتشفها العالم الألماني جوستاف روز في عام 1839. من السهل تركيب البيروفسكايت ، وبنيتها المميزة تجعلها عالية الكفاءة مثل الخلايا الكهروضوئية (PV) لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة.
بناءً على ذلك ، قام فريق الباحثين من مركز التميز في ARC في Exciton Science بقيادة البروفيسور Jasieniak بإنشاء خلايا بيروفسكايت بكفاءة تحويل 15.5 بالمائة ، مع السماح بمرور أكثر من 20 بالمائة من الضوء المرئي. لوضع هذا في المنظور الصحيح ، عادةً ما تتمتع خلايا السيليكون الموجودة على السطح بكفاءة تبلغ حوالي 20 بالمائة.
في عام 2020 ، أنتجت نفس المجموعة من الباحثين خلايا شمسية شبه شفافة من البيروفسكايت بكفاءة تحويل طاقة بنسبة 17 بالمائة ويمكن أن تسمح بمرور 10 بالمائة من الضوء المرئي.
في حين أن كفاءة تحويل الطاقة في أحدث الأبحاث أقل ببضع درجات من النتائج السابقة للفريق ، فإن كمية الضوء المرئي التي تسمح المادة الجديدة بالمرور من خلالها قد تضاعفت.يجادل الباحثون بأن هذا من شأنه أن يزيد بشكل كبير من إمكاناتهم للاستخدام في مجموعة واسعة من تطبيقات العالم الحقيقي.
"جذبت [الخلايا الشمسية شبه الشفافة] اهتمامًا كبيرًا في سوق الخلايا الكهروضوئية المتكاملة للمباني (BIPV) ، لأنها تزيد بشكل كبير من مساحة السطح المتاحة التي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء في بيئة حضرية ،" لاحظ الباحثون. "علاوة على ذلك ، لديهم أيضًا ميزة تقليل اكتساب الحرارة الناتجة عن الحوادث في المباني عن طريق امتصاص أشعة الشمس وعكسها جزئيًا."
خطوة واحدة أقرب
هناك تحسن آخر في خلايا البيروفسكايت الشمسية التي تم إنشاؤها كجزء من أحدث الأبحاث وهو الاستقرار طويل المدى عند اختبارها من أجل الإضاءة والتدفئة المستمرة ، والتي يفهمها الباحثون تحاكي الظروف التي قد تواجهها المادة في العالم الحقيقي.
المباني غير مبنية حاليًا لاستيعاب واجهات توليد الطاقة.
"يعمل العلم الأساسي ، والمفهوم رائع ، خاصة بالنسبة للمباني ذات الواجهات الزجاجية الضخمة ومساحة الأسقف الصغيرة نسبيًا المتاحة للخلايا الكهروضوئية التقليدية من السيليكون ،" د.جيمس أوشيا ، أستاذ مشارك وقارئ في الفيزياء. قالت كلية الفيزياء والفلك ومعهد الطاقة بجامعة نوتنغهام ، لـ Lifewire في رسالة بريد إلكتروني.
لانس ويلر ، عالم في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، متحمس أيضًا لهذا التطوير. قال ويلر لـ Lifewire عبر البريد الإلكتروني: "تستمر مقاييس الكفاءة والشفافية لنوافذ البيروفسكايت الكهروضوئية في الارتفاع ويمكن أن تؤدي إلى تأثيرات واقعية".
ومع ذلك ، أشار ويلر إلى أنه يجب معالجة العديد من المجالات بالإضافة إلى الكفاءة والشفافية قبل أن نرى هذه النوافذ الكهروضوئية شبه الشفافة منتشرة في كل مكان.
بالنسبة للمبتدئين ، سيحتاجون إلى الحصول على لون مقبول من الناحية الجمالية. قال ويلر إن خلايا البيروفسكايت صفراء أو برتقالية أو حمراء ، ويجب أن تكون هناك طبقة إضافية لتغيير اللون إلى الرمادي المحايد أو الأزرق والأخضر ، وهي الأكثر شيوعًا للنوافذ.
كما أقر ويلر بأنه على الرغم من أن مواد البيروفسكايت قد قطعت شوطًا طويلاً من حيث المتانة ، إلا أن التطبيقات المدمجة في المباني أكثر تطلبًا من الطاقة الشمسية على الأسطح أو على مستوى المرافق نظرًا لأن الفشل والاستبدال أكثر تكلفة وتعطيلًا للركاب.
د. اقترح أوشيا أنه يمكن استخدام خلايا البيروفسكايت الشمسية جنبًا إلى جنب مع السيليكون التقليدي لصنع خلايا هجينة بكفاءة أكبر. إنه واثق من أن تطوير النوافذ الشمسية سيساعد في دفع نضج تقنية الخلايا الشمسية البيروفسكايت ، مما يؤدي إلى زيادة اعتمادها في السنوات القادمة.
أشار ويلر إلى أن "المباني غير مبنية حاليًا لاستيعاب واجهات توليد الطاقة". "يجب أن يكون هناك تعليم وتغيير في صناعة البناء قبل أن يحدث هذا على نطاق واسع."
