صناعة

إنتاج الخلايا الشمسية القابلة للطباعة: ثورة شمسية جديدة

إنتاج الخلايا الشمسية القابلة للطباعة: ثورة شمسية جديدة

[مصدر الصورة: جامعة ملبورن]

قد تكون الخلايا الشمسية الرقيقة المرنة التي يمكن طباعتها قادرة على تقديم تخفيض إضافي في تكاليف الطاقة الشمسية للعالم ولها مجموعة من الفوائد الأخرى ، مثل كونها أسهل بكثير في النقل من الألواح الشمسية التقليدية ، لا سيما فيما يتعلق بمشاريع الطاقة الشمسية في المواقع البعيدة. تتحسن أيضًا كفاءة هذه المواد الأكثر مرونة ، حيث تزداد الكفاءة من حوالي 3 في المائة إلى 20 في المائة خلال بضع سنوات فقط.

ظهرت الإلكترونيات المطبوعة لأول مرة في عام 1903 مع براءة اختراع "الأسلاك المطبوعة" لألبرت هانسون ، إلا أن تكنولوجيا الراديو هي التي هيمنت لاحقًا على صناعة الإلكترونيات المطبوعة إلى أن تم تطوير طابعات نفث الحبر في الآونة الأخيرة. لقد فضلت صناعة الإلكترونيات بشكل متزايد الطباعة النافثة للحبر نظرًا لتكلفتها المنخفضة ومرونتها ، وكان أحد المنتجات الرئيسية لهذه العملية هو الخلية الشمسية القابلة للطباعة ، والتي ظهر أولها في عام 2008 ، من إنتاج شركة كوناركا. تبع ذلك في عام 2011 جامعة ولاية أوريغون التي استخدمت العملية لإنتاج الخلايا الشمسية من النحاس الإنديوم جاليوم سيلينيد (CIGS) وأيضًا من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) الذي أنشأ خلية شمسية على الورق. بشكل عام ، لا يزال استخدام الطباعة النافثة للحبر لطباعة الخلايا الشمسية عملية جديدة ومتطورة إلى حد كبير ، وبالتالي لا يزال كثيرًا في مرحلة البحث.

في أستراليا ، تعمل منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) على تطوير مجموعة من المواد والعمليات الجديدة من أجل إنتاج خلايا شمسية رفيعة ومرنة تعتمد على "أحبار شمسية" قابلة للطباعة. يتم ترسيب الأحبار على أغشية بلاستيكية مرنة باستخدام عمليات مثل الطلاء بالرش والحفر العكسي وطلاء الفتحة وطباعة الشاشة. العمليات الأخرى التي يجري تطويرها من قبل CSIRO ، بما في ذلك الخلايا الكهروضوئية العضوية (OPV) والخلايا الشمسية الحساسة للصبغة (DSSC) توفر أيضًا قدرًا أكبر من المرونة والقدرة على تحمل التكاليف ، مما يتيح دمج الألواح الشمسية في النوافذ ، ومفروشات النوافذ ، وأسطح المنازل ، وأيضًا تغليف المستهلك. بالإضافة إلى جعل الطاقة الشمسية ميسورة التكلفة ، قد تكون هذه المواد الشمسية منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن قادرة أيضًا على توفير احتياجات الطاقة للمجتمعات في المناطق النائية وفي البلدان النامية.

تم إجراء البحث والتطوير لهذه الأنواع من المواد من قبل اتحاد الخلايا الشمسية العضوية الفيكتورية (VICOSC) ، وهو تعاون بحثي بين CSIRO ، وجامعة موناش ، وجامعة ملبورن ، و BlueScope Steel ، و Innovia Films ، و Innovia Security ، و Robert Bosch SEA. يتم دعم العمل بتمويل من حكومة ولاية فيكتوريا والحكومة الأسترالية من خلال الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة (ARENA). في المستقبل ، ستمكّن هذه العمليات من دمج المواد العضوية والخلايا الشمسية الجديدة في الأجهزة الصغيرة بكفاءة تحويل تبلغ حوالي 9 بالمائة.

يتم حاليًا تطوير مشاريع CSIRO هذه كعمليات تجريبية فقط ، بما في ذلك خطوط الطباعة الشاملة التي نجحت في تصنيع وحدات شمسية بأحجام تتراوح من 10 سم × 10 سم إلى حجم A3.

تشمل الشركات الأخرى المشاركة حاليًا في إنتاج الخلايا الشمسية القابلة للطباعة Eight19 و Kyung-In Synthetic.

يقول سكوت واتكينز من شركة Kyung-In Synthetic الكورية ، وهي شركة متخصصة في تصنيع وتطوير الأصباغ والأحبار والغرامة المواد الكيميائية وغيرها من هذه المواد. ويرجع نجاحها إلى بساطتها وفعاليتها من حيث التكلفة. فيلم الخلايا الشمسية مقاس 10 × 10 سم كافٍ لتوليد ما يصل إلى 10-50 واط لكل متر مربع. "

ومع ذلك ، هناك عدد من التحديات التي يجب التغلب عليها قبل أن تتمكن ثورة الخلايا الشمسية القابلة للطباعة من التقدم أكثر. تعتبر الطابعات الصناعية اللازمة لإنتاج هذه الخلايا باهظة الثمن وتتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون الألواح المطبوعة عرضة للرطوبة وإذا تم كسرها يمكن أن تتسبب في تلوث الرصاص لهذا السبب ، تقوم شركة Kyung-In Synthetic وشركات أخرى باختبار الطلاءات الجديدة للخلايا من أجل حل هذه المشاكل بينما يمكن أن يتم توليد رأس المال الأولي من خلال المشاريع المجتمعية والتعاونيات.

شاهد الفيديو: كيف يمكنك تشغيل السبلت على الخلايا الشمسية بدون انفيرتر (شهر نوفمبر 2020).