سجّلَ باحثونَ في اليابان رقماً قياسياً جديداً للكفاءةِ في إنتاجِ الألواح الشمسيةِ، والذي يعني أنَّ الكثيرَ من الطَّاقةِ الشمسيةِ يُمكِنُ الآن أن تتحول إلى كهرَباء.
يقفُ الرّقمُ القياسيُّ لكفاءةِ الألواح الشمسية الآن عندَ نسبةِ 26.6 في المئة محطِّماً بذلك الرقمَ القياسيَّ السابقَ والذي تم تحقيقه عامَ 2015.
قال فريقٌ من شركةِ كانيكو اليابانيةِ موضحاً: "إنَّ تحسينَ كفاءةِ انتقالِ الضَّوء في سيليكونِ الخلايا الشمسية أمرٌ يتسمُ بأهميةٍ بالغةٍ في تعزيزِ نشرِ الكهرَباءِ المتجددة". وأضاف قائلاً "إنَّ هذه النتيجةَ تؤكِّدُ على الإمكانياتِ القويةِ للظاهرة الكهروضوئيةِ للسيليكون".

لكي يصِلوا إلى مستوى الكفاءةِ القياسية، قامَ الفريقُ بوضعِ السيليكون في خلايا مُنفردةٍ على شكل طبقاتٍ وذلك لتقليلِ نِطاقِ الفجواتِ التي لا تتواجد فيها الإلكتروناتُ والتي يُهدَرُ ضوءُ الشمس فيها.
ويُسمى هذا الإنجازُ ب" thin-film heterojunction (HJ) optimisation"، في حين أنَّ علماءَ آخرينَ حاولوا تنفيذَ هذا الإجراءِ من قبلُ، إلّا أنَّ باحثِي كانيكو قاموا بتطويرِ هذه التقنيةِ وتمكنوا من تحقيقِ نسبةِ ال 26.6 في المِئة مَعمَلياً.
قامَ الفريقُ بتحسين الإعداداتِ وذلك عن طريقِ وضعِ أقطابٍ كهربائيةٍ ذاتِ مقاومةٍ منخفضةٍ باتجاهِ الجُزءِ الخلفي من الخلية بعيداً عن الجانِبِ المكشوف، مما يزيدُ من عددِ الفوتوناتِ التي يُمكنُ تجميعها من الأمام.
تعملُ هذه الفوتوناتُ المُجمَّعةُ بكفاءةٍ أكثرَ مع السيليكون غير المُتَبَلْوِرِ والطبقاتِ غير العاكسةِ في الأعلى، وذلك لحمايةِ مكوناتِ الخليةِ و تقليلِ كميّةِ ضوءِ الشمسِ الضائعة.
في حينِ أنَّ البحثَ في مجالِ الألواحِ المُوجّهةِ قد وصلَ إلى كفاءةٍ أعلى-أكثرَ من 40 في المئةِ في بعضِ الحالات- يُعَدُّ هذا رقماً قياسياً جديداً للألواحِ القابلةِ للاستخدام المنزلي، رغم أنّه من الصعب الجزم إنْ كانت التقنيةُ مُتاحةً للمستهلك.

إنَّ تعريفَ ما هو ملائمٌ للمستهلكِ يتغيرُ دائماً، مع تحسُّنِ عملياتِ الإنتاجِ وانخفاضِ تكاليف التصنيع، لذلكَ قد يكون من الصعبِ تحديدُ ذلك. ولكننا نُحْرزُ تقدُّماً في نهايةِ الأمر.
في هذه الحالةِ بالتحديدِ، فنحنُ نتحدثُ عن خلايا الألواحِ الشمسيةِ البَلّوريةِ التي تعتمدُ على السيليكون، بكفاءةٍ نظريةٍ تُقدَّرُ بحوالي 29 في المئةِ استناداً إلى أفضلِ تقديراتِ العلماء.
أصبحت هذه الخلايا مِعياراً لهذه الصناعةِ بفضلِ موثوقِيَّتها وتكلِفتها المنخفضة نسبياً.


Image: NREL

وكما هو الحالُ دائماً، فإنَّ مُخطَّطَ الكَفاءةِ (المُوضَّحِ أعلاه) والذي تمَّ إنتاجُه ُبواسطةِ المُختبرِ الوطنيِّ للطاقةِ المتجددة بالولاياتِ المتّحدةِ الأمريكيةِ هو دليلٌ مفيدٌ في توضيحِ الكفاءةِ التي تصلُ إليها تقنياتُ الخلايا الشمسيةِ المتنوعة.
يمكنكَ أن ترى الرقمَ القياسيَّ الجديدَ لشركةِ كانيكو كما هو مُوضّحٌ في الجانبِ الأيمن.
ويقومُ الفريقُ الآنَ باستكشافِ الخطواتِ العمليّةِ اللازمةِ لجعلِ التقنيّةِ التي حققوها في المُختبر جاهزةً للإنتاج بكمياتٍ كبيرةٍ، ولكن يبدو أنّهُ لن يمرَّ وقتٌ طويلٌ قبلَ أن نَسْتغِلَّ المزيدَ من طاقةِ الشمس.

لمزيد من المعلومات يمكنكم قراءة مصدر البحث كاملا:

هنا

مصدر المقال:

هنا