الثورة الشمسية تتكشف: الألواح الفضائية القابلة للانحناء-تم إعدادها لإعادة تعريف الطاقة

إن التقدم في مختبر صغير سيؤدي إلى تغيير مشهد الطاقة في العالم. لقد حطم العلماء رقمًا قياسيًا آخر في كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية المرنة بشهادة مذهلة بلغت 33.6%، وهي ليست مجرد زيادة بسيطة، ولكنها تقدم مذهل من شأنه أن يغير طريقة توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية. بدلاً من تصنيعها من مواد صلبة وغير مرنة مثل الزجاج أو البلاستيك، يتم تصنيع الخلايا الشمسية الترادفية المرنة من مواد خفيفة الوزن، بحيث يمكن ثنيها وتشكيلها بسهولة في تكوينات مختلفة. وهذا يفتح إمكانية دمج توليد الطاقة الشمسية مباشرة في تصميم وبناء المنتجات والمباني في جميع أنحاء العالم، من المدن إلى القمر والمريخ.

وتقع الخلية الترادفية المرنة الأولى من نوعها في قلب هذه الثورة. وعلى عكس رقائق السيليكون الهشة، تمكن الباحثون من تحسين الركيزة المرنة باستخدام تقنيتين أرق من شعرة الإنسان. تقوم الخلية بتكديس طبقة البيروفسكايت بشكل استراتيجي والتي تلتقط الضوء المرئي، فوق طبقة سفلية من السيليكون البلورية الرقيقة للغاية - والتي تلتقط الضوء في طيف الأشعة تحت الحمراء. هذه الخلية المحددة هي الأكثر كفاءة في السوق حيث يمكنها التقاط أوسع نطاق من الضوء. الإنجاز الأكثر أهمية هو أن هذه الخلايا يمكن ثنيها ولفها وثنيها آلاف المرات دون خسارة كبيرة في الأداء، وذلك بفضل مواد النانو- المتطورة والطلاءات الواقية. قالت الدكتورة لينا تشين من مركز الأبحاث الرائد: "لم نعد نصنع الخلايا الشمسية فحسب؛ بل نقوم بتصميم أقمشة ضوئية متينة وعالية الأداء".

يعد هذا الإنجاز بنقل الطاقة الشمسية إلى ما هو أبعد من أسطح المنازل ومزارع الطاقة الشمسية، مما يحفز موجة من التطبيقات التخريبية:

إعادة تصور البيئة المبنية:خذ بعين الاعتبار ناطحات السحاب-ذاتية الاستدامة-الزجاجية، وليس بألواح خارجية ضخمة، ولكن بطبقات شفافة ممتصة للطاقة-على نوافذها. يمكن أن تحتوي المركبات الكهربائية على أغطية وأسقف ناعمة تمتص أشعة الشمس-، مما يزيد من نطاقها بعشرات الأميال كل يوم من الشمس. وحتى الأسطح العادية مثل مواقف الحافلات، وحواجز الضوضاء، والأقمشة الزراعية يمكن أن تتحول إلى مصادر محلية للطاقة.

القوة على حافة الحضارة وما بعدها:ستستخدم المجتمعات البعيدة عن الشبكة- وعمليات الإغاثة في حالات الكوارث حصائرًا شمسية خفيفة الوزن وقابلة للدوران لتوفير طاقة قوية ومحمولة. لقد كان قطاع الطيران مكهربًا بشكل خاص. تعتبر الكفاءة العالية والوزن المنخفض للغاية-الكأس المقدسة للأقمار الصناعية والمحطات الفضائية. يمكن تخزين هذه الألواح المرنة بشكل مضغوط للإطلاق ثم نشرها في المدار لتوفير طاقة غير مسبوقة لاستكشاف الفضاء-العميق والتصنيع-في المدار. وقد تم بالفعل إنشاء نماذج أولية لها من قبل شركات الفضاء الخاصة من أجل الموائل القمرية المستقبلية.

ينطوي المسار من الاكتشاف المختبري إلى التسويق العالمي على العديد من التحديات-الواقعية-على أرض الواقع-والتي يجب التغلب عليها. تتمثل إحدى العوائق الهندسية الهامة في زيادة الترسيب الدقيق لطبقات البيروفسكايت بكميات كبيرة-الإنتاج الضخم. معيار آخر مهم للقبول على نطاق واسع لتكنولوجيا الخلايا الشمسية البيروفسكايت هو القدرة على تحمل الظروف الخارجية القاسية (على سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية على مستوى الصحراء ودورات التجميد/الذوبان) لمدة لا تقل عن 25-30 عامًا.

تتطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية إلى ما هو أبعد من التصاميم الكبيرة والثابتة التي اعتدنا رؤيتها في عصر جديد حيث يمكن للطاقة الشمسية أن تكون في أماكن متعددة في وقت واحد وتتخذ العديد من الأشكال المختلفة. لقد تم اتخاذ خطوة رئيسية في هذا التحول باستخدام الخلايا الشمسية الترادفية المرنة التي ستسمح لنا بتوليد الطاقة بطريقة أكثر توزيعًا وغير مرئية تقريبًا ومتكاملة. ومع تعميم التقنيات الكهروضوئية المرنة، فإنها ستغير الطريقة التي نفكر بها في تصميم كل شيء، من أجهزتنا إلى سياراتنا إلى مبانينا وحتى آمالنا في العيش على كواكب أخرى. إن مستقبل الطاقة الشمسية ليس مشرقاً فحسب؛ ستكون مرنة ودائمة وغير محدودة تقريبًا.