تبطين الخلايا الشمسية بزجاج محزز يرفع كفاءتها

[القاهرة] رفع باحثون كفاءة الخلايا الكهروضوئية المستخدمة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بنسبة تزيد على ما تحرزه الطرق المتبعة حاليًّا في هذا، وتقل الطريقة الجديدة عنها كذلك في التكلفة.

 

فالاتجاهات الحديثة في تطوير الخلايا الشمسية تلجأ إلى استخدام مرايا مكونة من مواد عازلة مصنعة من الفضة أو الذهب، توضع في باطن الخلية لتقليل الفاقد في الضوء الخارج منها، أو وضع أكثر من طبقة من الزجاج، ولكن تبقى هذه الحلول مكلفة اقتصاديًّا.

 

أما باحثو الفريق المشترك من مدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا بمصر وجامعة جنوة بإيطاليا فقد تمكنوا باستخدام زجاج محزز في قاعدة الخلايا من تشتيت الضوء الساقط على الخلايا بزوايا كبيرة، وتعظيم حصاد الفوتونات الساقطة على ألواح الطاقة الشمسية.

 

”الزجاج المستخدم في إنتاج الخلية الشمسية أملس ويعامل ببلورات السيليكون عالي النقاوة، ولكن ما توصلنا إليه وحقق نتائج أفضل، هو إجراء تعديل في شكل الزجاج ليكون محززًا، واستخدمنا مع هذا الزجاج بدائل للسيليكون عالي النقاوة“، وفق توضيح صلاح عبية، مدير مركز الفوتونات والمواد الذكية بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا، وعضو الفريق.

 

وحقق هذا التطوير في شكل الزجاج نتائج جيدة، فقد زادت كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية لتصل إلى 25%، بزيادة تقدر بحوالي 5%.

هذه النتائج الواعدة أغرت التحالف الذي أنشأته أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا، وستقوده مدينة زويل برئاسة عبية، مستهدفًا تطوير تكنولوجيات الخلايا الشمسية ونقلها من المعمل إلى المصنع، بتبنِّي التقنية الجديدة. ويضم التحالف القطاع الخاص ووزارة التجارة والصناعة والمراكز البحثية من كل الجامعات العاملة في مجال الطاقة الشمسية.

 

يؤكد عبية لشبكة SciDev.Net أن ”تكنولوجيا إنتاج الخلايا الشمسية باستخدام الزجاج المحزوز ستكون في مقدمة الأبحاث التي سيدعمها التحالف الوطني للطاقة الشمسية، والذي يبدأ أعماله خلال شهر أغسطس الجاري، بتمويل قدره 23 مليون جنيه مصري“.

 

تفاصيل التقنية الجديدة نشرها الفريق في بحث بدورية العلوم التطبيقية السطحية في 21 فبراير الماضي.

 

بعض من هذه التفاصيل يشرحها محمد فرحات عثمان، الأستاذ المساعد في مركز الفوتونات والمواد الذكية بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا، والباحث المشارك، إذ يقول لشبكة SciDev.Net: ”تقلل الحزوز الفاقد في الضوء الخارج من الخلية الشمسية، إذ تنعكس معظم أشعة الشمس مرةً أخرى وتمر من جديد داخل الطبقة النشطة التي استُبدلت فيها بلورات السيليكون عالية النقاوة، بأخرى زجاجية أقل في النقاوة وبوليمرات طبيعية تم تجهيزها من الكلوروفيل النباتي، ما يتيح إعادة امتصاص تلك الأشعة من جديد“.

 

ويستطرد زميله الباحث في المركز نفسه، أحمد هيكل: ”كانت أفضل مسافة بين كل حز والآخر هي ألف نانومتر، وكان الارتفاع الأمثل لكل حز هو 200 نانومتر، زاد ذلك في كفاءة التيار المتولد بمعدل 25%، رغم استخدام السيليسيوم غير المتبلور بديلًا للسيليكون البلوري عالي النقاوة، كما زادت كفاءة الامتصاص حوالي 18% عند استخدام بوليمرات طبيعية مستخرجة من الكلوروفيل النباتي، بديلًا للسيليكون البلوري عالي النقاوة“، ويعمل الفريق حاليًّا على اختبار مواد طبيعية أخرى.

 

ويترجم هيكل هذه الأرقام إلى انخفاض كبير في تكلفة وحدات إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية، ويقول للشبكة موضحًا: ”إنارة وحدة تتطلب 10 كيلو وات يحتاج إلى مساحة 60 مترًا مربعًا من الخلايا الشمسية التقليدية، التي توفر كفاءة تحويل قدرها 20%، وبالتالي عندما تزيد الكفاءة لتصل إلى 25%، فإن ذلك يعني اختزال المساحة إلى النصف تقريبًا، وبالتالي تنخفض تكلفة تجهيز الخلايا، فضلًا عن انخفاض تكلفة تجهيز الحوامل والدعامات المعدنية التي ترفع عليها“.

 

يعلق وائل عبد المعز، أستاذ البيئة والطاقة بكلية الهندسة بجامعة المنيا في مصر، بقوله: ”رغم أنها تكنولوجيا موفرة وستحقق فارقًا ملموسًا في كفاءة الخلايا الشمسية كما تكشف النتائج، إلا أن القطاع الخاص في مصر الذي استثمر حديثًا في مجال الخلايا الشمسية التي تعتمد على الشكل التقليدي، سيكون من الصعب عليه التحول إلى هذا الشكل“.

 

ومن ثم يرى عبد المعز أن مهمة التحالف الوطني للطاقة الشمسية في تمرير هذه التكنولوجيا من خلال القطاع الخاص ستكون صعبة، ”ولكن ربما تنجح من خلال الجهات الحكومية“.

 

يرد عبيه على تخوف عبد المعز مؤكدا أن ”من مهام التحالف تدريب العاملين في قطاع الصناعة على التكنولوجيات الجديدة لتطوير ورفع مستوى الصناعة في مجال الطاقة الشمسية، ما سيدعم تمرير تلك التكنولوجيات“.

 

 

هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع  SciDev.Netبإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا