قام فريق بحث ياباني بالكشف عن وسائل غير تقليدية لتحسين كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء.
بينما يبحث العالم عن مصادر بديلة للطاقة، استطاعت الخلايا الشمسية المصنوعة من مركب البوليمر أن تجذب الأنظار نحوها كونها صديقة للبيئة وغير مكلفة، ولكنها مازالت لا تكافئ من حيث إنتاج الطاقة مثيلاتها المصنوعة من السيليكون والأعلى سعراً.
أعلن باحثون من مركز ريكن RIKEN لعلوم المواد الناشئة ومن قسم كيمياء البوليمرات في جامعة كايوتو Kyoto بأن مركبات البوليمر المطورة حديثاً يمكنها تقليل فقدان الطاقة مثل الخلايا الشمسية ذات السيليكون. (فقدان الطاقة يكون أثناء عملية تحويل طاقة الفوتونات من أشعة الشمس إلى كهرباء).
تعمل الخلايا الشمسية عندما تصطدم فوتونات الاشعاع الشمسي بالإلكترونات وتحفزها على الانتقال إلى مواقع أخرى وبذلك ينتج التيار الكهربائي. يعرف فقدان طاقة الفوتون بأنه مقدار الطاقة الضائعة أثناء عملية تحويل طاقة الفوتونات من ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. وهذا المقدار الضائع من الطاقة كان في الخلايا الشمسية المصنوعة من البوليمر أكبر من خلايا السيليكون.
يقول Hideo Ohkita احد مؤلفي البحث: “إن ارتفاع فقدان طاقة الفوتون في الخلايا الشمسية البلاستيكية المصنوعة من البوليمر يسبب انخفاض الجهد (الفولت) الكهربائي الناتج. وهذه كانت واحدة من أكثر العوامل التي تحد من كفاءتها. إن مركب البوليمر الجديد لديه القدرة على تحقيق إنجاز تقني لمواجهة هذه المشكلة.”
بدأت المجموعة العمل بالبوليمر الجديد الذي وضعت في مراكزه الفعالة ذرات الاوكسجين بدلاً من ذرات الكبريت، و وجدت أن المواد الجديدة تمكنت من التغلب على بعض العقبات الرئيسية التي تمنع الاستفادة من قدر أكبر من طاقة أشعة الشمس.
أوضح Itaru Osaka وهو أحد أعضاء المجموعة: “بأن مركب البوليمر الجديد يقلل فقدان طاقة الفوتون بشكل كبير مما يسمح بتحقيق كفاءة تحويل ممتازة للطاقة بما يقارب 9% مع جهد مرتفع للدارة المفتوحة في الخلايا الشمسية البلاستيكية”.
ينظر عادةً إلى كفاءة 15٪ على أنها إنجاز تقني من شأنه أن يسمح بطرح الخلايا المصنوعة من البوليمر كسلعة تجارية.
يضيف Osaka “بالوصول إلى تيار كبير للدارة القصيرة وجهد مرتفع للدارة المفتوحة فإن تحقيق عملية تحويل للطاقة بكفاءة 15% في الخلايا أحادية الارتباط هو هدف واقعي. وسيكون لذلك تأثير كبير على قطاع الطاقة الشمسية”.
