خلية شمسية أرق من الورق.. اليابان تُحدث ثورة عالمية في مجال الطاقة الكهروضوئية

ويُقدّم مهندسو المعهد خلية شمسية خفيفة الوزن، رقيقة كالورق، يُمكن تغليفها على أي سطح تقريباً، مع الحفاظ على قدرتها على تحويل أسطح المنازل أو حتى أجنحة الطائرات بدون طيار إلى مُولدات طاقة فورية.

انطلاقة جديدة في مجال الألواح الشمسية

ابتكر باحثون في مختبر الإلكترونيات العضوية والنانوية (ONE Lab) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) خلية شمسية جديدة كلياً. تتميز هذه الخلية بمرونة القماش، ووزنها أخف بمئة مرة من الألواح التقليدية. ومن أهم مميزاتها أنها فائقة الخفة، إذ يمكنها توليد طاقة أكبر بـ 18 مرة لكل كيلوغرام مقارنةً بأنظمة الطاقة الشمسية التقليدية.

صُممت هذه الألواح الشمسية باستخدام خلايا حبر إلكترونية قابلة للطباعة، تُوضع على طبقة من البلاستيك بسُمك 3 ميكرون فقط، ثم تُستكمل بقطب كهربائي مطبوع بتقنية الطباعة الحريرية. بعد الطباعة، تُنزع الوحدة برفق وتُلصق على نسيج مركب عالي القوة يُسمى “داينيما”. ومع ذلك، تزن هذه المادة 13 غراماً فقط لكل متر مربع، مما يوفر المرونة اللازمة للتعامل مع الخلايا فائقة الرقة ونشرها دون أي ضرر.

الطاقة الشمسية المتنقلة: مرونة جديرة بالملاحظة

نظراً لثقل أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية وعدم القدرة على نقلها بسهولة، كما تتطلب عادةً إطارات من الألومنيوم، وقضبان تثبيت، وأسطحاً مُعززة، تبدو هذه الألواح الشمسية أكثر مرونة. تتميز هذه الألواح الشمسية بخفة وزنها، مما يُتيح سهولة لفها ونقلها ونشرها في دقائق.

كما خضعت متانة الألواح القماشية لاختبارات، حيث قام الباحثون بلفها وفردها أكثر من 500 مرة. وقد أثبتت الألواح متانتها، حيث احتفظت بأكثر من 90% من طاقتها الأولية بعد كل عمليات اللف والفرد.

هل يُمكن لهذه الخلايا الشمسية أن تتفوق على الألواح التقليدية؟

تُظهر بيانات الأداء الأولية أن هذه الوحدة الشمسية المستقلة قادرة على توليد طاقة هائلة تبلغ 730 واط لكل كيلوغرام. وعند تركيبها على قماش داينيما، تُنتج بدقة حوالي 370 واط لكل كيلوغرام، مما يجعل هذه الألواح تُنتج طاقةً تفوق الألواح الصلبة التقليدية بحوالي 18 مرة.

على الرغم من هذه الإيجابية، لا تزال هذه الخلايا فائقة الرقة عُرضةً للرطوبة والأكسجين. وتُحبط الجهود المبذولة لتغليف الخلايا بالزجاج الغرض منها، ومع ذلك، يجري تطوير أساليب لتغليف الخلايا.

فصل جديد كلياً في تاريخ الطاقة الشمسية

أبدت اليابان اهتماماً بتبني تقنية الألواح الشمسية فائقة الرقة. ونظراً لتركيزها بالفعل على التصميم المدمج والمتكامل، وابتكارات الطاقة المتجددة، وكونها قد قدمت 30 عاماً من الطاقة المجانية غير المحدودة للمنازل، فمن المفهوم سبب حماسها الشديد. بدعم من شركة إيني، والمؤسسة الوطنية للعلوم، وهيئات بحثية كندية، يعمل فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) الآن على تبسيط عملية التصنيع بشكل أكبر. وسيُمثل الإنتاج الضخم لهذه الألواح فصلاً جديداً في تاريخ الطاقة الشمسية.