أنتوني كاثبرتسون

 ترجمة: أنيس الصفار

حقق العلماء اختراقاً كبيراً باستخدام ما تسمى "المادة المعجزة" لتطوير كفاءة الألواح الشمسيَّة، حيث أظهرت دراستان منفصلتان نشرتا يوم الخميس الماضي أنَّ المادة المسماة "بيروفسكايت" يمكنها تحقيق قفزة في كفاءة الخلايا الشمسيَّة على تحويل الطاقة الكهروضوئيَّة بنسبة تربو على 30 بالمئة خارج الحد النظري لخلايا السليكون الشمسية التقليدية، وهو 29 بالمئة.

ففي مقالة نشرتها مجلة "ساينس" كتب الباحثان العلميان "ستيفان دي وولف" و"إيركان آيدن"، اللذان لم يشاركا في البحث المذكور، يقولان: "تخطي هذه العتبة يمنحنا الثقة بأنَّ الأنظمة الكهروضوئية عالية الأداء والمنخفضة الكلفة يمكن أنْ تطرح في السوق".

نقلة في نطاقٍ واسعٍ من الصناعات

على مدى السنوات الخمس عشرة الماضية برزت مادة "بيروفسكايت" بوصفها المادة التي تمتلك القدرة على إحداث نقلة في نطاقٍ واسعٍ من الصناعات يتراوح بين الطاقة المتجددة ووسائل الاتصالات فائقة السرعة.

في العام 2017 وصف عالم المادة البروفسور "زيف فالي فارديني"، من جامعة يوتاه، مادة "بيروفسكايت" بأنها مادة معجزة تفوق التصديق، وذلك بعد أنْ أثبتت قدرتها على الارتقاء بكفاءة تحويل ضوء الشمس الى طاقة في الخلايا الشمسيَّة.

خصائص مادة "بيروفسكايت" تمكنها من جمع الطاقة من مساحة أوسع ضمن الطيف الضوئي، غير أنَّها كانت ضعيفة الاستقرار وقلقة الى درجة لا تسمح باستخدامها خارج ظروف المختبر.

بوضع طبقة من مادة "بيروفسكايت" فوق خلية السليكون في "الجهاز الترادفي" تمكن العلماء من تضخيم كفاءة التكنولوجيا الكهروضوئيَّة التجاريَّة تضخيماً كبيراً مع الاحتفاظ بالترتيب البنائي المعياري الثابت لهذه 

الصناعة.

كتب الباحثان دي وولف وآيدن: "الخلايا الشمسيَّة الترادفيَّة هي المسار الأكثر مباشرة صوب خفض تكلفة الكهرباء المتوازنة بحدودٍ تتخطى كثيراً ما يمكن الحصول عليه من الخلايا الشمسيَّة أحادية نقاط الاتصال".

يزعم فريقان من الصين واليابان، كانا وراء الفتح الأخير، بأنَّ التصاميم الأخيرة سوف تمهد الطريق نحو الإنتاج الواسع للألواح الشمسيَّة فائقة الكفاءة".

مستويات تقارب الكمال

خلايا "بيروفسكايت" الترادفية قادرة على الارتقاء بتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية الى مستويات تقارب الكمال بفضل اقتناصها مدى اوسع من الطيف الضوئي.

رقم الكفاءة القياسي الحالي المسجل للجيل الآتي من الخلايا الشمسيَّة هو 33,7 بالمئة. هذا الرقم تمكن من تحقيقه في وقت سابق من العام الحالي مهندسو مركز "كاوست" للطاقة الشمسيَّة في المملكة السعوديَّة، حيث ارتقوا بالكفاءة صعوداً من 4 بالمئة في العام 2009.

يهبط بتكاليف الإنتاج

في الشهر الماضي صرح البروفسور "تان هايرين"، من جامعة نانجنغ، أن إحدى الشركات الصينية المبتدئة قد أعلنت أنَّها تخطط للمباشرة بإنتاج الخلايا الشمسيَّة الترادفيَّة نظراً لتوفر مادة "بيروفسكايت"، وهذا سوف يهبط بتكاليف الإنتاج الى ما لا يتعدى جزءاً من عشرين من تكلفة الخلايا الشمسيَّة التقليديَّة.

يعتقد العلماء الذين أنجزوا البحث الأخير أنَّ النتائج التي توصلوا إليها سوف تنجح في النهاية من تحقيق كفاءة تتخطى 35 بالمئة، وإنْ كانوا يعتقدون أنَّ الأمر لا يزال بحاجة الى مزيدٍ من العمل لجعل الخلايات الترادفيَّة أكثر قدرة على تحمل الظروف في عالم الواقع، فضلاً عن جعل قياساتها مناظرة للألواح الشمسيَّة 

التقليديَّة.

يقول بعض المعنيين المطلعين إنَّ العامل الأكثر حساسيَّة هنا يتمثل بمعدل التدهور السنوي في مستوى الأداء عند العمل تحت الظروف الخارجيَّة الفعليَّة، وهذا الأمر لا يزال مجهولاً حتى الآن بالنسبة لخلايا "بيروفسكايت – سليكون الترادفيَّة".

عن صحيفة الاندبندنت