تناولت ورقة بحثية نشرها علماء كاوست في مجلة ساينس العلمية الشهيرة الفرص والعقبات التي تعترض تسويق الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من البيروفسكيت والسيليكون.
وكشف علماء في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) في مقال علمي نُشر في مجلة ساينس (Science) العلمية الشهيرة، عن خريطة طريق لتطوير الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من مادتي البيروفسكيت والسيليكون وتسويقها، مما يمهد الطريق لمستقبل مدعوم بالطاقة النظيفة الوفيرة وغير المكلفة في المملكة العربية السعودية والعالم.
وتتناول المقالة التي شارك في تأليفها البروفيسور ستيفان دي وولف وفريقه البحثي في مركز أبحاث الطاقة الشمسية في كاوست، جهود الفريق على تحسين كفاءة الطاقة الشمسية لتحقيق أهداف الطاقة الشمسية في المملكة العربية السعودية.
وتجمع تقنية البيروفسكيت والسيليكون الترادفية بين قوة المادتين: قوة امتصاص البيروفسكيت الفعّالة للضوء، واستقرار السيليكون على المدى الطويل لتحقيق كفاءة قياسية.
وحققت هذه التقنية نتائج باهرة في عام 2023 حين أعلن مختبر دي وولف في كاوست عن تحقيق رقمين قياسيين عالميين لكفاءة تحويل الطاقة باستخدامها، تبعه تحقيق خمسة أرقام قياسية عالمية في العام نفسه، مما يُظهر تقدمًا سريعًا في تقنية الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من مادتي البيروفسكيت والسيليكون.
ومع ذلك، فإن ترجمة النجاح في المختبر إلى تطبيقات في العالم الحقيقي يتطلب دراسة متأنية؛ نظرًا للتحديات الرئيسة لتطوير هذه التقنية الحديثة وتسويقها.
ومن بين الأمور التي تقترح الورقة أخذها في الاعتبار هي مراعاة ظروف العالم الحقيقي، مثل درجات الحرارة المتغيرة وكثافة أشعة الشمس، حيث تقترح إجراء اختبارات جغرافية (ميدانية) لتحسين أداء الخلايا الشمسية في مواقع محددة.
كما أن تسريع اختبارات الاستقرار للخلايا الشمسية هو أيضًا من بين الاعتبارات الأساسية لهذه التقنية، حيث يتعين أن يكون للخلايا الشمسية المنشورة عمر افتراضي يدوم عقودًا.
وبسبب ذلك، فإن تسريع اختبارات التدهور والتآكل التي تستغرق سنوات عديدة إلى إطار زمني أقصر بكثير ضرورية للغاية، خصوصًا أنها بالغة الأهمية لتحديد الأسعار والضمانات التنافسية. وأخيرًا، تنطوي عمليات التصنيع الحالية على تكاليف مادية عالية ومواد كيميائية يحتمل أن تكون خطرة، والتي قد تتطلب احتياطات سلامة مكلفة أيضًا. لذا، تقترح الورقة نماذج مبتكرة لخطوط الإنتاج والتصنيع الميكانيكية لتحديد فرص خفض التكلفة خلال هذه العملية.
وقال البروفيسور ستيفان دي وولف إنه "من المتوقع أن يتجاوز سوق الخلايا الترادفية من مادتي البيروفسكيت والسيليكون 10 مليارات دولار في غضون عقد من الزمن"، مضيفًا أن "كاوست تمتلك الريادة العالمية في تطوير هذه التقنية الواعدة التي يمكنها توفير طاقة نظيفة ومنخفضة التكلفة يستفيد منها الجميع".
وأشار إلى أن هذا البحث الرائد الذي تقوده كاوست يعكس التزام الجامعة بتطوير تقنيات صديقة للبيئة تعمل على تعزيز السياسات الخالية من الانبعاثات والكربون وتأمين مستقبل مستدام في المملكة والعالم أجمع.