"كنز" يتدفق عبر النوافذ.. اكتشاف تاريخي يوفر كهرباء نظيفة غير مكلفة
سيمثل الضوء الطبيعي المتدفق عبر نوافذ المنازل والشركات والمباني الحكومية، انطلاقة كبيرة نحو توفير كهرباء نظيفة وبتكلفة أقل.
حقق العلماء في سويسرا رقما قياسيا جديدا في كفاءة الخلايا الشمسية الشفافة، مما يمهد الطريق لنوافذ توليد الكهرباء التي يمكن أن تساعد في تشغيل المنازل والأجهزة.
تُعرف أيضا باسم خلايا Gratzel، أو الخلايا الشمسية الصبغية (DSCs)، وهي نوع من الخلايا الشمسية منخفضة التكلفة التي تستخدم صبغة حساسة للضوء متصلة بسطح أشباه الموصلات لتحويل الضوء المرئي إلى طاقة.
كانت الإصدارات السابقة من DSCs تعتمد إلى حد كبير على ضوء الشمس المباشر، لكن العلماء في (EPFL) وجدوا طريقة لصنع محسسات ضوئية شفافة، وهي جزيئات يمكن تنشيطها بالضوء، يمكنها "امتصاص" الضوء عبر الكل.
قال مؤلفو الدراسة: "تمهد نتائجنا الطريق للوصول السهل إلى خلايا شمسية DSCs عالية الأداء وتقدم آفاقا واعدة للتطبيقات مثل إمدادات الطاقة واستبدال البطارية للأجهزة الإلكترونية منخفضة الطاقة التي تستخدم الضوء المحيط كمصدر للطاقة".
الألواح الشمسية الشفافة DSCs يمكن تصنيعها في مجموعة واسعة من الألوان بتكلفة منخفضة نسبيا، يتم بالفعل استخدام هذه الألواح الشمسية الشفافة في المناور، والصوبات الزجاجية، والواجهات الزجاجية.
في عام 2012، أصبح مركز المؤتمرات SwissTech في سويسرا أول تطبيق لتكنولوجيا DSCs في مبنى عام.
في عام 2017، افتتحت مدرسة كوبنهاجن الدولية مبناها الجديد المغطى بما يقرب من 12000 لوح شمسي ذي لون أزرق ولكن شفاف يستخدم تقنية DSC نفسها، وتوفر حوالي 300 ميجاوات ساعة من الكهرباء سنويا، مما يلبي أكثر من نصف احتياجات المدرسة السنوية من الطاقة، وفقا لـ"euronews".
ولكن على الرغم من حقيقة أن النوافذ المولدة للطاقة كانت موجودة في السوق لعدد من السنوات، فإن إحدى الشكاوى المتكررة كانت قدرتها المحدودة على توليد الكهرباء مقارنة بالخلايا الشمسية التقليدية.
قد يساعد الاكتشاف الجديد من الفريق في EPFL قريبا في التغلب على هذا الحاجز.
بفضل تصميم الجزيء الجديد، قام العلماء بزيادة كفاءة تحويل الطاقة في DSCs، بمعنى آخر، حصة الطاقة الشمسية التي يتم تحويلها إلى كهرباء قابلة للاستخدام تصل إلى ما يزيد عن 15% في ضوء الشمس المباشر وما يصل إلى 30% في ظروف الإضاءة المحيطة.
تتمتع الألواح الشمسية التجارية حاليا بمتوسط كفاءة يبلغ حوالي 20%، كما أظهر الجيل الجديد من DSCs "استقرار تشغيلي طويل الأمد" لما لا يقل عن 500 ساعة.
المواد التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية لديها إمكانات هائلة لتلبية حاجة الكوكب المتزايدة لتقنيات الطاقة المتجددة الفعالة من حيث التكلفة.
بالعودة إلى عام 2017، طور فريق في جامعة ولاية ميشيجان نوعا جديدا من المكثفات الشمسية لإنتاج الطاقة الشمسية عند وضعها فوق نافذة نجد أن التقنيات الشمسية الشفافة يمكن أن توفر حوالي 40% من الطلب على الطاقة في الولايات المتحدة.
وقدرت أنه إذا تم دمجها مع وحدات الطاقة الشمسية على الأسطح وتكنولوجيا التخزين المناسبة يمكن أن ترتفع هذه الحصة إلى ما يقرب من 100%.
في أوروبا، شكلت الطاقة الشمسية 12.2% من الكهرباء المولدة في الاتحاد الأوروبي هذا الصيف، وهي أعلى نسبة على الإطلاق.
استنادًا إلى الاتجاهات الحالية، لديها القدرة على تلبية ما يصل إلى 20% من طلب الكهرباء في الاتحاد الأوروبي بحلول عام 2040، وفقًا للمفوضية الأوروبية.
