خلايا البيروفسكايت الشمسية: مستقبل توليد الطاقة في الفضاء!

خلايا البيروفسكايت الشمسية: مستقبل توليد الطاقة في الفضاء!

يلعب الفضاء دورًا حاسمًا في الحياة على الأرض. فهو يمكّن الحياة اليومية من السير بسلاسة من خلال الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والطقس والتلفزيون. ومع ذلك، تعتمد هذه الأقمار الصناعية على مصدر طاقة موثوق للعمل ويتم تشغيلها بشكل أساسي بواسطة الخلايا الشمسية. يعتمد السفر إلى الفضاء والمهمات الأرضية بشكل كبير على إمدادات الكهرباء. ومع ذلك، يشكل الإشعاع الفضائي تهديدًا كبيرًا للخلايا الشمسية من خلال التسبب في عيوب مجهرية في شبكة أشباه الموصلات. على هذه الخلفية، تعمل مجموعة صغيرة في جامعة بوتسدام على تطوير خلايا شمسية مرنة مصنوعة من مادة البيروفسكايت المبتكرة، والتي يمكنها إصلاح نفسها بنفسها.

إن الشيء المميز في خلايا البيروفسكايت الشمسية هو أنه بعد التلف، فإن عيوب الشبكة "تشفى" تلقائيًا باستخدام الأيونات المتنقلة في الشبكة المرنة. يمكن لهذه الخاصية الجديدة أن تُحدث ثورة في استخدام الخلايا الشمسية في الفضاء وتوفر مصدرًا ثابتًا للطاقة للمهام المستقبلية. عند تطوير هذه التكنولوجيا، لا يتم التركيز فقط على التطبيقات في الفضاء، ولكن أيضًا على كفاءتها على الأرض. تتجاوز خلايا البيروفسكايت الشمسية بالفعل كفاءة الخلايا الشمسية السيليكونية التقليدية وتقدم مزايا رائعة: فهي أرق وأخف وزنًا ولها بصمة كربونية أصغر.

مستقبل الطاقة الشمسية

إن إمكانيات استخدام خلايا البيروفسكايت الشمسية واعدة. يمكن طرح الأفلام التي تعمل بالطاقة الشمسية في الفضاء لتوليد الطاقة لرواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية وللمدن المستقبلية على القمر أو المريخ. يمكن لهذا الابتكار أن يقلل بشكل كبير من وزن وتكاليف إطلاق البعثات الفضائية. ويجري أيضًا تطوير مفاهيم تمكن من نقل الطاقة إلى الأرض عبر الموجات الدقيقة، مما يزيد من إمكانات الخلايا الشمسية في الفضاء.

بالتوازي مع التطورات في الفضاء، نمت الطاقة الشمسية على الأرض بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. وفقا لتقرير صادر عن يوتوبيا، أصبحت الطاقة الشمسية أرخص أشكال الطاقة في العالم. تم تحقيق إنجازات مهمة في ألمانيا وحدها في بداية عام 2023. فتجاوز علامة 100 جيجاوات، وتحقيق رقم قياسي جديد للتغذية قدره 45 جيجاوات في 18 مارس وأكثر من خمسة ملايين نظام شمسي، هي نقاط مثيرة للاهتمام للغاية. ومع ذلك، فإن التوسع في استخدام الطاقة الشمسية لا يأتي دائمًا دون انتكاسات. وبعد مرحلة من الركود بين عامي 2013 و2018، بسبب تخفيضات التمويل، تسارع التوسع مرة أخرى في عهد وزير الاقتصاد الاتحادي روبرت هابيك.

التقدم التكنولوجي والتحديات

وقد أدى الانخفاض الكبير في تكلفة توليد الطاقة الشمسية - من 50 سنتا في عام 2000 إلى أقل من أربعة سنتات اليوم - إلى تحفيز السوق بشكل أكبر. تأتي حصة كبيرة تبلغ 38% من الطاقة الشمسية الألمانية من المنازل. والأمر الجدير بالملاحظة بشكل خاص هو النمو المستمر لأنظمة الطاقة الشمسية في الشرفات، والتي تساهم حاليًا بنسبة تقل قليلاً عن 1٪ من إجمالي الكهرباء. ومع ذلك، يحذر المنتقدون من احتمال الإفراط في الإنتاج في الأيام المشمسة والرياح، مما قد يؤدي إلى أسعار الكهرباء السلبية.

تسببت المكافآت التي تحددها الدولة لمشغلي أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في تكاليف قدرها 18.5 مليار يورو في عام 2024. وبينما تنطبق المكافآت المرتفعة في المقام الأول على الأنظمة القديمة، إلا أنه تم الاعتراف بالحاجة إلى توسيع تخزين الكهرباء وشبكة الطاقة الأوروبية من أجل إدارة إنتاج الطاقة الشمسية المتزايد بكفاءة. تظل ألمانيا موقعًا رائدًا لأبحاث الطاقة الشمسية، حيث يلعب معهد فراونهوفر دورًا مركزيًا. ومن الواضح بالفعل أن خلايا البيروفسكايت الشمسية يمكن أن تستهل حقبة جديدة في تاريخ الطاقة الشمسية لأنها فعالة من حيث التكلفة وفعالة.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن العمل البحثي بشأن التطبيقات الجديدة للطاقة الشمسية مستمر. تم التخطيط لحلول مبتكرة تعمل على دمج الخلايا الشمسية في الشوارع ومسارات الدراجات وحتى في زجاج النوافذ. ونظراً لهذه التطورات الشاملة، أصبحت الطاقة الشمسية على أعتاب آفاق وتحديات جديدة، سواء في الفضاء أو على الأرض، مع الوعد بتحسين إمدادات الطاقة العالمية بشكل مستدام.