خلية شمسية روسية جديدة تعمل في مختلف الظروف الجوية

طور الباحثون في روسيا خلية شمسية محمولة جديدة، باستخدام مواد مبتكرة، تعمل في مختلف الظروف الجوية، وتساعد على توفير كميات كبيرة من الطاقة لمراكز الاتصالات والمنشآت النائية.

ويتميز المشروع بكفاءة عالية في ظروف الإضاءة المنخفضة، وهي الآن جاهزة للإنتاج الصناعي الواسع النطاق.

وقال رئيس مختبر الطاقة الشمسية المستقبلية في الجامعة دانيلا سارانين: “لقد أجرينا اختبارات واسعة النطاق للبطارية الشمسية في ظروف الطقس الغائم والإضاءة القاتمة، وأكدت الاختبارات زيادة في قوة توليد وحداتنا الضوئية، مقارنة بنظيراتها المصنوعة من السيليكون. وفي ظل الظروف الشمسية المثالية تم تحقيق معدل كفاءة يزيد عن 25٪، وبلغ هذا المعدل ما يزيد عن من 15% في الظروف الطبيعية”.

وأوضح أن نظام توليد الطاقة الشمسية الذي طوره سارانين وزملاؤه عبارة عن مجموعة من وحدات البيروفسكايت الضوئية بمقياس 100 × 100 ملم، والتي تم ترسيبها على ركائز زجاجية باستخدام تكنولوجيا ترسيب السائل ومعالجته باستخدام الليزر. وضع العلماء هذه الوحدات الضوئية على منسوجات مرنة، مما يسهّل حملها ويسمح بتوزيع مكونات مولد الكهرباء الشمسي عند تركيبه على أسطح مختلفة.

وتعاون الباحثون مع إحدى الشركات الروسية الرائدة في مجال التكنولوجيات الإنشائية لتطوير أول نموذج صناعي لهذه التقنية. وقد تم تجهيز النموذج الأولي بمواد جديدة لمعالجة المنشّطات بواسطة مواد شبيهة بالغرافين وسلائف تحتوي على الكلور، مما يجعل من الممكن التحكم في بعض العيوب الناشئة وبنية هياكل الأغشية الرقيقة.

وحسب مطوري البطاريات الشمسية تم تكييف المنتج الجديد لاستخدامه في توفير الطاقة المستقلة لمراكز الاتصالات والمنشآت البعيدة في المناطق النائية بأقصى شمال روسيا. وتجري البحوث أيضا في مجال استخدام البطاريات الشمسية الجديدة لتشغيل الأقمار الصناعية الصغيرة الحجم في مدارات الأرض المنخفضة.

بالإضافة إلى ذلك يقوم العلماء بتطوير ركائز جديدة من شأنها التقليل من تكاليف الإنتاج وجعل الألواح الشمسية متاحة لعدد مهما كان كبيرا للجهات المستهلكة.

ويذكر أن وحدات البيروفسكايت الضوئية، عبارة عن مواد شبه موصلة مرنة وخفيفة الوزن، ولها خصائص وبنية غير عادية إلى حد ما. وهي تشبه في بنيتها معدن البيروفسكايت الطبيعي، وهو جيد في امتصاص الضوء وتحويله إلى أشكال أخرى بسبب طريقة مميزة لترتيب “مكعبات” ذرات المعدن وذرات الأكسجين بداخله.

وتتمتع وحدات البيروفسكايت الضوئية بالعديد من المزايا مقارنة بتقنيات الخلايا الشمسية التقليدية، مثل السيليكون. فهي أكثر مرونة وخفيفة الوزن، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المحمولة. كما أنها أكثر كفاءة في ظروف الإضاءة المنخفضة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في المناطق النائية.

ويتوقع أن يؤدي تطوير هذه الخلايا الشمسية الجديدة إلى زيادة استخدام الطاقة الشمسية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك توفير الطاقة المستقلة للمراكز النائية وإمداد الأقمار الصناعية بالطاقة.