الجيل التالي من الخلايا الشمسية .. هل سيكون أصغر حجماً وأرخص وأكثر ‏كفاءة؟

حقق مهندسو جامعة أوتاوا، بالتعاون مع الشركاء الوطنيين والدوليين، المركز ‏الأول عالميًا من خلال تصنيع أول خلايا كهروضوئية ميكرومترية ذات اتصال ‏خلفي.‏

وتتمتع الخلايا، التي يبلغ حجمها ضعف سمك خصلة الشعر، بمزايا كبيرة مقارنة ‏بتقنيات الطاقة الشمسية التقليدية، حيث تقلل من التظليل الناتج عن الأقطاب ‏الكهربائية بنسبة 95%، ومن المحتمل أن تخفض تكاليف إنتاج الطاقة بما يصل ‏إلى ثلاث مرات. وتم نشر ورقة التقرير في مجلة ‏Cell Reports Physical ‎Science‏.‏

‎هذا، وسوف يمهد التقدم التكنولوجي - بقيادة ماتيو دي لافونتين، باحث ما بعد ‏الدكتوراه في جامعة أوتاوا وأستاذ الفيزياء غير المتفرغ؛ وكارين هنزر، نائب ‏العميد للأبحاث وكرسي أبحاث الجامعة في الأجهزة الضوئية للطاقة بكلية الهندسة - ‏الطريق لعصر جديد من التصغير في مجال الأجهزة الإلكترونية.‏

وتضمنت عملية تصنيع الخلايا الكهروضوئية الميكرومترية شراكة بين جامعة ‏أوتاوا وجامعة شيربروك في كيبيك ومختبر التقنيات الدقيقة في غرونوبل بفرنسا.‏

‏"تتمتع هذه الخلايا الكهروضوئية الميكرومترية بخصائص رائعة، بما في ذلك ‏الحجم الصغير للغاية وتقليل التظليل بشكل كبير. وقال هينزر إن هذه الخصائص ‏تتناسب مع تطبيقات مختلفة، بدءًا من تكثيف الأجهزة الإلكترونية إلى مجالات مثل ‏الخلايا الشمسية والبطاريات النووية خفيفة الوزن لاستكشاف الفضاء وتصغير ‏أجهزة الاتصالات وإنترنت الأشياء.‏

طفرة ذات إمكانات هائلة

وأضاف دو لافونتين: «يعد هذا التقدم التكنولوجي بفوائد كبيرة للمجتمع. ستساعد ‏الخلايا الشمسية الأقل تكلفة والأكثر قوة في تسريع تحول الطاقة. ستسهل ‏البطاريات النووية خفيفة الوزن استكشاف الفضاء، وسيساهم تصغير الأجهزة في ‏نمو إنترنت الأشياء ويؤدي إلى أجهزة كمبيوتر وهواتف ذكية أكثر قوة. ويعد ‏تطوير هذه الخلايا الكهروضوئية ميكرومترية الأولى خطوة حاسمة في تصغير ‏الأجهزة الإلكترونية.‏

وعلق هينزر قائلا: "إن أشباه الموصلات تعتبر حيوية في التحول إلى اقتصاد ‏محايد للكربون. ويعد هذا المشروع واحدًا من العديد من المبادرات البحثية التي ‏نقوم بها في كلية الهندسة لتحقيق أهدافنا المجتمعية."‏

تندرج أشباه الموصلات في ثلاثة من مجالات البحث الخمسة في كلية الهندسة، ‏وهي تقنيات المعلومات والضوئيات والمواد الناشئة، واثنين من مجالات البحث ‏الإستراتيجية الأربعة في جامعة أوتاوا، وهما خلق مجتمع مستدام البيئة وتشكيل ‏العالم الرقمي.

وتوضح هذه الشراكة الدولية بين كندا وفرنسا أهمية الابتكار والبحث في مجال ‏التصنيع الدقيق، مما يؤدي إلى مستقبل تصبح فيه التكنولوجيا أكثر قوة ويمكن ‏الوصول إليها من أي وقت مضى.‏

كما أنه يمثل خطوة تاريخية في تطور المشهد العلمي والتكنولوجي العالمي. وتم تمويل هذه المبادرة من قبل مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا، ‏وصندوق أبحاث كيبيك للطبيعة والتكنولوجيات، وبرنامج ‏Horizon Europe ‎Framework، وPrompt Québec، وSTACE Inc‏.‏

ولقد أبلغوا عن قائمة باستخدامات تتجاوز الخلايا الشمسية والتي قد تكون بمثابة ‏دفعة إضافية لاعتمادها في السوق. يعد خفض التكاليف أمرًا جيدًا دائمًا، ولكن من ‏المبكر حقًا الاعتقاد بأن التكنولوجيا ستخفض التكاليف ثلاث مرات في أي مجال. ‏سيحتاج مهندسو العمليات إلى نظرة شاملة ووقت لتقييم كيفية دمج هذه التقنية في ‏الإنتاج الحالي.‏

ومع ذلك، لا يزال هناك أمل في أن تكون التكنولوجيا منخفضة بما يكفي في تكاليف ‏بدء التشغيل للسماح بموجة جديدة من الإنتاج في نصف الكرة الغربي قبل أن يتم ‏تخصيص التكنولوجيا في آسيا.‏