ثورة في شتوتغارت: كيف تشكل خلايا البيروفسكايت الشمسية مستقبل الطاقة!

ثورة في شتوتغارت: كيف تشكل خلايا البيروفسكايت الشمسية مستقبل الطاقة!

يعمل الدكتور أفشان جمشيد، باحث ما بعد الدكتوراه من باكستان، وأصفاو أسيغد، باحث من إثيوبيا، في معهد الخلايا الكهروضوئية (ipv) بجامعة شتوتغارت. يُعرف هذا المعهد بدوره الرائد في تطوير التكنولوجيا الكهروضوئية. تتخصص شركة Assegde في تحسين استقرار الخلايا الشمسية البيروفسكايت والهندسة التركيبية، وتهدف إلى تطوير خلايا شمسية شفافة غير عضوية ستكون بمثابة نوافذ في المنازل في المستقبل. لقد نشأ في منطقة بدون كهرباء ويعرف مدى أهمية الطاقة الشمسية، خاصة في المناطق التي لا تتوفر فيها الكهرباء.

يؤكد Assegde أيضًا على أهمية تقديم ألمانيا للأدوات والمرافق العلمية عالية الجودة. ويخطط للعودة إلى إثيوبيا في العقد المقبل لبناء مركز لأبحاث الطاقة المتجددة. كما يريد أيضًا تأسيس شركة ناشئة لوضع نتائج أبحاثه موضع التنفيذ. شتوتغارت، المعروفة بمزيجها بين حياة المدينة والطبيعة، تقدم له الإلهام الذي يحتاجه، لأسباب ليس أقلها قربها من الغابة السوداء وتوافر الطعام الحلال.

التكنولوجيا الرئيسية: خلايا البيروفسكايت الشمسية

تعتبر خلايا البيروفسكايت الشمسية تقنية أساسية لانتقال الطاقة. ومنذ عام 2009، قامت بزيادة كفاءتها من 3% فقط إلى أكثر من 31%، مما يؤكد إمكاناتها كحل مستدام للطاقة الشمسية. يكمن تفردها في التركيب البلوري الذي يجمع بين المكونات العضوية وغير العضوية. تتيح هذه التقنية مرونة عالية وتركيبة مواد متعددة الاستخدامات، مما يوفر مزايا حاسمة مقارنة بالخلايا الشمسية التقليدية.

تدعم وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) مشاريع البحث والتطوير لزيادة كفاءة وعمر الخلايا الشمسية البيروفسكايت الهاليدية المعدنية. والهدف هو تسريع تسويق هذه التكنولوجيا وخفض تكاليف الإنتاج بشكل كبير. وتمثل البيروفسكايت مادة الامتصاص الرئيسية أو "الطبقة النشطة" في هذه الخلايا الشمسية، أي أنها تمتص الضوء وبالتالي تثير الجزيئات المشحونة التي تنتج الطاقة الكهربائية.

مقارنة مع الخلايا الشمسية التقليدية

• Wirkungsgrad: Perowskit bis zu 25%, traditionelle etwa 15-20%
• Produktionskosten: Perowskit deutlich günstiger
• Flexibilität: Perowskit sehr hoch, traditionelle begrenzt

ولا يمكن التغاضي عن مزايا خلايا البيروفسكايت الشمسية: فهي توفر كفاءة وأداء أعلى، وتكاليف إنتاج أقل بشكل كبير، ومجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من الأجهزة القابلة للارتداء وحتى الحلول المعمارية. ومع ذلك، فإنها تواجه تحديات مثل الاستقرار على المدى الطويل والحساسية للبيئات الرطبة. هناك أيضًا مخاوف بشأن سمية بعض المواد.

تظهر التطورات الأخيرة أن شركات مثل Oxford PV وCubicPV وSaule Technologies تعمل على تحقيق التقدم في هذه التكنولوجيا. تثبت المشاريع التجريبية بالفعل إمكانية التطبيقات التجارية. سولار أونلاين تتوقع أن يرتفع حجم سوق خلايا البيروفسكايت الشمسية من 301.3 مليون دولار في عام 2023 إلى أكثر من 15 مليار دولار بحلول عام 2031، مسجلاً معدل نمو سنوي مركب قدره 64.61%.

إن البحث في تكنولوجيا البيروفسكايت لا يمكن أن يحدث ثورة في الطاقة الشمسية فحسب، بل يمكن أن يقدم أيضًا مساهمة حاسمة في الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يمكن للمستهلكين أن يتطلعوا إلى زيادة كفاءة التكلفة وتحسين إنتاجية الطاقة. وزارة الطاقة الأمريكية وهو متفائل بشأن دمج هذه التكنولوجيا في الأنظمة الحالية، والتي يمكن أن تغير مزيج الطاقة العالمي بشكل دائم.