اطبع لي خلية: تكنولوجيا جديدة تسمح بطباعة الخلايا الشمسية

هل من الممكن أن تغدو طباعة الخلايا الشمسية بسهولة طباعة الورق؟ أمن الممكن استخدام مواد منخفضة التكلفة كالورق لإنتاج هذه الخلايا؟

قد تبدو وكأنها ورقة عادية خرجت للتو من طابعة المكتب عليها مصفوفة من المستطيلات الملونة المطبوعة على مساحة سطحها، ولكن ما إن يلتقطها الباحث ويقوم بتوصيل طرفها ببضعة أسلاك ويعرضها للضوء، حتى تبدأ ساعة LCD الموصولة إلى طرفها الآخر بعرض الوقت.

كما لو كانت بسهولة ورخص طباعة صورة على ورقة بواسطة حبر طابعتك، يتم وَضع خلايا شمسية على تلك الصفيحة النحيلة، وتلك الخلايا مشكّلة بواسطة حبر خاص وبذلك تصبح مشابهة للورق، وبالإمكان طيّ هذه الصفيحة ووضعها في الجيب ثم إعادة فتحها وستولد الكهرباء عند تعرضّها لضوء الشمس.

تصنيع التقنية الجديدة من MIT

تم تطوير هذه التقنية الجديدة من قبل فريق من الباحثين في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا MIT ونُشرت ورقة بحثية عنها في مجلة Advanced Materials هنا

تختلف طريقة انتاجها كثيراً عن الطرق المستخدمة حالياً في الخلايا الشمسية، حيث أنّ الطرق الحالية تتطلب تعريض الطبقة التي توضع عليها الخلايا الشمسية لظروف قاسية إما على شكل سوائل أو على شكل بدرجات حرارة عالية، في حين أنّ طريقة الطباعة الجديدة تستخدم البخار عوضاً عن السوائل ودرجات حرارة أقل من 120 درجة مئوية، مما يجعل استخدام مواد عادية كالورق أو القماش أو البلاستيك كطبقة لطباعة الخلايا الشمسية عليها ممكناً.

يجب معرفة أنّ إنتاج مصفوفة من الخلايا الضوئية على ورقة ليس بسهولة طباعة ورقة عادية، فهذه العملية يجب أن تتم في حجرة مفرغة من الهواء ويتم ترسيب خمس طبقات متتالية من المادة على صفيحة من الورق للحصول على شكل الخلايا المطلوب على الصفيحة.

المزايا الجديدة للتقنية المطوّرة:

إنَّ الخلايا الشمسية المنتجة بهذه الطريقة تتميز بمرونتها حيث أنها ستبقى تعمل عند طيّها على شكل طائرة ورقية، وحتى أنّ الباحثين قاموا بطباعة خلايا شمسية على صفيحة من البلاستيك وتعرف بـPET (وهي طبقة رقيقة من البلاستيك المستخدم في صناعة علب المياه الغازية) ثم قاموا بطيّها وفتحها ألف مرة ولم يلحظوا أي انخفاضٍ في أدائها، في حين أنّ الخلايا الشمسية المنتجة تجارياُ باستخدام نفس المادة تكفّ عن أداء وظيفتها بعد طيّها مرة واحدة.

يضاف إلى ذلك كون هذه التقنية متينة، فطبقة الورق أو البلاستيك وزنها منخفض مقارنة مع المواد المستخدمة حالياً كالزجاج أو مواد أخرى، وقد قام الباحثون بإجراءات أخرى لاختبار المتانة، حيث وضعوا ورقة عليها خلايا شمسية في طابعة ليزرية وقاموا بالطباعة فوق الخلايا الشمسية مما يعرضها لحرارة عالية لكنها استمرت بالعمل بعد ذلك.

مقارنة كلفة هذه التقنية مع الطرق التقليدية:

في الخلايا الشمسية التقليدية تعتبر كلفة الأجزاء غير فعّالة – الطبقة التي توضع عليها المادة الضوئية الفعّالة (عادة تكون من الزجاج) والهيكل الذي يدعم هذه الطبقة وكلفة التركيب – أكبر من كلفة الطبقة الفعّالة من الخلايا، وبالتالي تشكّل القدرة على طباعة الخلايا الشمسية مباشرة على مواد متوفرة ورخيصة مثل الورق أو القماش ثم تركيبها بسهولة على جدار كورق الجدران، كل هذا يعد أمراً مهماً جداً لدوره في تخفيض التكاليف بشكل كبير، حيث أن كلفة الورق تعادل واحد على ألف من كلفة الزجاج (للاستخدام الخارجي يمكن طلاء الورق بمواد تحميه من العناصر الجوية).

حاول الكثيرون في الماضي انتاج الخلايا الشمسية على الورق لكن سطح الورق الخشن والليفي على المستوى المجهري كان عائقاً في وجه تلك المحاولات، ولتجاوز ذلك قاموا بمحاولات تعتمد على طلاءه بمادة ناعمة، ولكن في هذا البحث نجح باحثو المعهد باستخدام ورق طباعة عادي بدون طلاء.

يعمل الباحثون الآن على تطوير الأدوات، فالخلايا الشمسية المطبوعة على الورق حالياً كفاءتها حوالي واحد بالمائة، لكن الباحثين يؤمنون بأنه بإمكانهم زيادة الكفاءة بشكل كبير بالمزيد من ضبط المواد، وحتى المستويات الحالية تعدّ جيدة بشكل كافٍ لتشغيل أدوات كهربائية صغيرة.

المزيد من الأبحاث ستجرى على هذه التقنية الجديدة وآمال الباحثين مرتفعة لمستقبل تغدو فيه طباعة الخلايا الشمسية بسهولة ورخص طباعة الأوراق المكتبية...

المصدر: هنا