تخيل أن الألواح الشمسية أصبحت رقيقة ومرنة إلى الحد الذي يسمح لك بتشغيل جميع أجهزتك بمجرد تثبيتها على منزلك أو سيارتك أو هاتفك الذكي أو حقيبتك. قد تكون هذه التقنية متاحة قريبًا، وذلك بفضل قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد، والذي ربما حقق تقدمًا كبيرًا قد يكون جاهزًا للاستخدام من قِبَل المستهلك في المستقبل القريب.
تعتمد التقنية على تقنية تسمح بتجميع طبقات متعددة من مادة تمتص الضوء في خلية شمسية واحدة رقيقة للغاية يبلغ سمكها ميكرون واحد فقط. للمقارنة، يبلغ سمكها 0.00003937 بوصة فقط، أو 0.001 مليمتر، أو أصغر من بعض البكتيريا. يبلغ سمك الخلايا الكهروضوئية التقليدية حوالي 150 مرة. وفي بيان، قال الباحثون إن هذا التصميم فائق الرقة يسمح بتطبيق الخلايا كطلاء، مما يسمح بزيادة المرونة، دون فقدان الكفاءة.
وسوف يكشف العلماء رسميًا عن أساليبهم في إنشاء الخلايا المصنوعة من معدن البيروفسكايت، في ورقة بحثية سيتم نشرها في مجلة أكاديمية في وقت لاحق من هذا العام. وقد حصلت التقنية بالفعل على شهادة من المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة في اليابان، والذي أكد أنها تحول 27٪ من ضوء الشمس الذي يضربها إلى كهرباء. وهذا رقم مهم، لأنه يطابق -أو حتى يتفوق- على متوسط كفاءة مواد الألواح الشمسية التقليدية.
وقال شوايفينج هو، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة أكسفورد وعمل على المشروع: “خلال خمس سنوات فقط من التجارب باستخدام نهج التراص أو الوصلات المتعددة، تمكنا من رفع كفاءة تحويل الطاقة من حوالي 6% إلى أكثر من 27%، وهو ما يقترب من حدود ما يمكن أن تحققه الخلايا الكهروضوئية أحادية الطبقة اليوم”. “نعتقد أنه بمرور الوقت، يمكن لهذا النهج تمكين الأجهزة الكهروضوئية من تحقيق كفاءات أكبر بكثير، تتجاوز 45%”.
وقد بدأ بعض الباحثين الذين يقفون وراء هذه التقنية الجديدة بالفعل في محاولة تسويق الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت تجارياً. وقد أسس شركة أكسفورد للطاقة الكهروضوئية هنري سنيث، الأستاذ بجامعة أكسفورد الذي قاد أعمال المدرسة في مجال الطاقة الكهروضوئية وبدأ عمليات التصنيع على نطاق واسع.
في حين يتخيل أغلب الناس مزارع ضخمة مغطاة بألواح لامعة عندما يفكرون في الطاقة الشمسية، فإن الأمل هو أن تتمكن خلايا البيروفسكايت من جلب الطاقة المتجددة مباشرة إلى المنازل والمركبات وحتى الملابس. لقد عمل العلماء بجد في السنوات الأخيرة لجعل الطاقة الشمسية خيارًا أكثر جدوى، وذهبوا إلى حد تطوير خلايا يمكنها توليد الكهرباء من الماء، وكذلك الضوء. لقد نجحوا إلى حد كبير: فقد انخفض سعر الطاقة الشمسية بأكثر من 80٪ منذ عام 2010.
وقال جونكي وانج، الباحث في جامعة أكسفورد: “يمكننا أن نتصور إمكانية تطبيق طلاءات البيروفسكايت على أنواع أوسع من الأسطح لتوليد الطاقة الشمسية الرخيصة، مثل أسطح السيارات والمباني وحتى ظهور الهواتف المحمولة. وإذا أمكن توليد المزيد من الطاقة الشمسية بهذه الطريقة، فيمكننا أن نتوقع انخفاض الحاجة في الأمد البعيد إلى استخدام الألواح السيليكونية أو بناء المزيد والمزيد من المزارع الشمسية”.
ونظراً لأن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تحتاج إلى التقلص بشكل جذري، وفي أقرب وقت، لمنع كارثة مناخية، فإن مستقبل الحقائب الظهرية اللامعة المولدة للطاقة لا يمكن أن يأتي قريباً بما فيه الكفاية.