تعتبر كفاءة الألواح الشمسية العامل الأكبر في تحديد التكلفة لكل واط، وبالتالي تكلفة الكهرباء الشمسية. في هذه المدونة، سنقدم لكم الجديد في مجال الطاقة الشمسية عام 2022.
تعتبر كفاءة الألواح الشمسية العامل الأكبر في تحديد التكلفة لكل واط، أي كلما كانت الألواح الشمسية أكثر كفاءة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، كلما كان التكلفة أقل لكل واط.
يبحث المصنعون باستمرار عن طرق لزيادة كفاءة لوحاتهم لخفض تكلفة للكهرباء الشمسية، لذلك تلقي هذه المقالة الضوء على بعض التطورات الرئيسية في هذا المجال والذي يتوقع أن يحدث طفرة خلال السنوات القليلة المقبلة.
علاوةً على ذلك، من المتوقع أن تكون أهم اختراقات كفاءة الألواح الشمسية لعام 2022 في مجال التصنيع الخفيف والمرن، ومن المرجح أن يستمر ارتفاع الطلب على الألواح عالية الكفاءة في الزيادة في السنوات التالية بسبب زيادة الوعي بين المستهلكين حول فوائد الطاقة الشمسية.
نتيجة لذلك، سيواصل مصنعو الألواح الشمسية الاستثمار بشكل أكبر في جهود البحث والتطوير من أجل تلبية الطلب المتزايد، وبنهاية عام 2022، قد يصبح تصنيع الألواح خفيفة الوزن والمرنة أمرًا شائعًا، مما يعني أن الطاقة الشمسية ستكون في متناول الناس.
وبالنسبة للمجالات الأخرى، من المتوقع أيضًا حدوث اختراقات أخرى في مجال كفاءة الألواح الشمسية بنهاية عام 2022 حول تطوير المواد الجديدة وطرق الاختبار المحسنة. على سبيل المثال، قد يتم طرح مواد جديدة في السوق يمكنها تحسين أداء الألواح الشمسية مع تقليل تكاليفها
الألواح الشمسية الرقيقة هي الأحدث في أنظمة تكنولوجيا الطاقة الشمسية، وتتميز بالنحافة والمرونة، مما يسهل دمجها في مجموعة متنوعة من الاستخدامات المختلفة، كما أن نسبة القوة إلى الوزن بهذه الألواح أعلى من التقليدية. تشهد الألواح الشمسية الرقيقة زيادة في الشعبية، خصوصًا في المناطق التي تتسم بالمساحات المحدودة، كما أنها مثالية للراغبين في توفير النفقات الخاصة بفواتير الكهرباء.
لا تتوفر هذه الألواح على نطاق واسع حتى الآن، إلا أنها في طريقها لتصبح مستقبل تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث يمكنك شراء لوح شمسي رفيع من متجر الأجهزة المحلي وتثبيته بنفسك. مع كل هذه الفوائد التي تتميز بها الألواح الشمسية الرقيقة، فلا عجب أنها تحظى بشعبية كبيرة في الوقت الحالي، كذلك لا يمكنك التغلب على التكلفة المنخفضة والكفاءة العالية لهذه الألواح.
البيروفسكيت عبارة عن مزيج من المركبات العضوية وغير العضوية والمعادن الأكسيدية، ويتم استخدامها في إنشاء الخلايا الكهروضوئية. أحد الأمثلة على ذلك مركب «بيريلين دييميد» (PDI) العضوي، وهو يحتوي على حلقتين مع خمس ذرات كربون لكل منهما، ويمكن صناعته من خلال الجمع بين جزيئين من (PDI) معًا.
وفي سياق متصل، هناك ثلاثة أنواع مختلفة من مركب «بيريلين دييميد» (PDI) لديها ميلًا لامتصاص الضوء بدرجات متفاوتة، وعادةً ما يكون الجزء الأكثر أهمية في خلية البيروفسكيت هو الطبقة الممتصة للضوء التي تتكون من نوع أو أكثر من أنواع مختلفة، ويساعد امتصاص البيروفسكيت للضوء في تحويل الطاقة من الضوء إلى تيار كهربائي.
تعتبر الخلايا الشمسية العضوية نوعًا جديدًا من الخلايا الشمسية، لذلك من المهم فهم جميع الأجزاء المختلفة لهذا المجال الجديد.
تتكون الخلايا الشمسية العضوية من مواد عضوية تحاكي سلوك الجزيئات العضوية، مثل الكربون، وتتميز المواد العضوية بأنها أكثر مرونة وأقل عرضة للكسر من نظيراتها غير العضوية، مما يجعلها أكثر ملاءمة للاستخدامات المختلفة مثل بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة.
علاوةً على ذلك، تتمتع الخلايا الشمسية العضوية مقارنة بنظيراتها غير العضوية بأنها منخفضة في التكلفة الإنتاجية، توليد الطاقة في درجات حرارة منخفضة، ويمكن وضعها على أي سطح تقريبًاـ لذلك يتمم استخدامها بشكل متزايد في الهواتف المحمولة والساعات.
حققت الخلايا الشمسية العضوية طفرة جديدة في مجال إنتاج الطاقة الشمسية، حيث تستخدم الخلايا الكهروضوئية العضوية أشباه موصلات عضوية بدلاً من السيليكون لتوليد الكهرباء، بالإضافة إلى ذلك يمكن تحويل الخلايا الشمسية العضوية إلى ألواح شمسية مرنة وشفافة.
ويعد هذا النوع من الخلايا الشمسية أكثر كفاءة من خلايا السيليكون الشمسية التقليدية، وذلك لامتصاصها الضوء بشكل أكثر كفاءة، فضلاً عن أنها تتميز بتكلفة أقل لكل واط في الإنتاج، وهو ما يمثل عاملاً مميزًا لجذب المستثمرين الباحثين عن بدائل لتكنولوجيا السيليكون.
يتمثل التحدي الرئيسي للطاقة الشمسية العضوية في إيجاد طريقة لإنتاج ما يكفي من الكهرباء بتكلفة معقولة.
الكفاءة هي مقياس قدرة الجهاز على تحويل كمية معينة من الطاقة إلى عمل مفيد، وهي مهمة للألواح الشمسية لأنها تحدد مقدار ضوء الشمس الذي يمكن للوحة التقاطه وتحويله إلى كهرباء. كلما كانت الألواح الشمسية أكثر كفاءة، زادت كمية الكهرباء المنتجة.
وفي سياق متصل، تعتمد كفاءة اللوح الشمسي على ثلاثة عوامل رئيسية وهي مقدار ضوء الشمس الذي يستقبله اللوج، ومساحة اللوح، ونوع المادة المستخدمة في إنشاء اللوح.
وعمومًا، تتمتع معظم الألواح الشمسية بمعدل كفاءة يتراوح بين 15% - 30%، ويمكن أن تؤدي زيادة الكفاءة إلى انخفاض فواتير الخدمات بسبب تقليل كمية الطاقة التي يجب إنتاجها أو شراؤها من مصادر خارجية، أضف إلى ذلك، تتحسن الكفاءة مع تحسن التكنولوجيا وتطوير مواد جديدة لتحقيق أقصى استفادة من الألواح الشمسية.