الألواح الشمسية الجديدة تؤدي إلى استخدام أوسع للطاقة المتجددة

الألواح الشمسية الجديدة تؤدي إلى استخدام أوسع للطاقة المتجددة

الخلايا الشمسية

تقول دراسة جديدة إن تصميم الألواح الشمسية في خطوط الشطرنج يزيد من قدرتها على امتصاص الضوء بنسبة 125 في المائة.

يقول الباحثون إن هذا الاختراق قد يؤدي إلى إنتاج ألواح شمسية أرق وأخف وزنًا وأكثر مرونة يمكن استخدامها لتشغيل المزيد من المنازل واستخدامها في مجموعة أوسع من المنتجات.

الدراسة – التي قادها باحثون من جامعة يورك وأجريت بالشراكة مع جامعة NOVA لشبونة (CENIMAT-i3N) – بحثت في كيفية تأثير تصميمات الأسطح المختلفة على امتصاص ضوء الشمس في الخلايا الشمسية، والتي تشكل معًا ألواحًا شمسية.

وجد العلماء أن تصميم رقعة الشطرنج حسّن الانعراج، مما عزز من احتمال امتصاص الضوء والذي يستخدم بعد ذلك لتوليد الكهرباء.

يبحث قطاع الطاقة المتجددة باستمرار عن طرق جديدة لتعزيز امتصاص الضوء للخلايا الشمسية في مواد خفيفة الوزن يمكن استخدامها في منتجات من بلاط الأسقف إلى أشرعة القوارب ومعدات التخييم.

السيليكون من الدرجة الشمسية – المستخدم في إنشاء الخلايا الشمسية – كثيف جدًا للطاقة لإنتاجه، لذا فإن إنشاء خلايا أقل حجمًا وتغيير تصميم السطح سيجعلها أرخص وأكثر ملاءمة للبيئة.

الدكتور كريستيان شوستر

قال الدكتور كريستيان شوستر من قسم الفيزياء: “لقد وجدنا خدعة بسيطة لتعزيز امتصاص الخلايا الشمسية النحيفة. تظهر تحقيقاتنا أن فكرتنا تنافس في الواقع تحسين الامتصاص للتصاميم الأكثر تعقيدًا – بينما تمتص أيضًا المزيد من الضوء في أعماق مستوي وضوء أقل بالقرب من بنية السطح نفسها.

“تلبي قاعدة التصميم الخاصة بنا جميع الجوانب ذات الصلة باحتجاز الضوء للخلايا الشمسية، مما يمهد الطريق لهياكل انكسارية بسيطة وعملية ومميزة، مع تأثير محتمل يتجاوز التطبيقات الضوئية.

“يوفر هذا التصميم إمكانية زيادة دمج الخلايا الشمسية في مواد أرق ومرنة وبالتالي خلق المزيد من الفرص لاستخدام الطاقة الشمسية في المزيد من المنتجات.”

تشير الدراسة إلى أن مبدأ التصميم يمكن أن يؤثر ليس فقط في الخلايا الشمسية أو قطاع LED ولكن أيضًا في التطبيقات مثل دروع الضوضاء الصوتية وألواح كسر الرياح والأسطح المضادة للانزلاق وتطبيقات الاستشعار البيولوجي والتبريد الذري.

وأضاف الدكتور شوستر: “من حيث المبدأ، سنستخدم طاقة شمسية أكثر بعشر مرات بنفس الكمية من مادة الامتصاص: يمكن للخلايا الشمسية الأرق بعشر مرات أن تمكن من التوسع السريع للخلايا الكهروضوئية، وزيادة إنتاج الكهرباء الشمسية، وتقليل بصمتنا الكربونية بشكل كبير.

“في الواقع، نظرًا لأن تكرير مادة السيليكون الخام عملية كثيفة الاستخدام للطاقة، فإن عشر خلايا سيليكون أقل وقتًا لن تقلل فقط من الحاجة إلى المصافي ولكن أيضًا تكلفتها أقل، وبالتالي تعزز انتقالنا إلى اقتصاد أكثر اخضرارًا.”

تُظهر البيانات من وزارة الأعمال والطاقة والاستراتيجية الصناعية أن الطاقة المتجددة – بما في ذلك الطاقة الشمسية – شكلت 47٪ من توليد الكهرباء في المملكة المتحدة في الأشهر الثلاثة الأولى من عام 2020.

تم نشر “احتجاز الضوء في الخلايا الشمسية: قواعد تصميم بسيطة لزيادة الامتصاص إلى الحد الأقصى” في Optica.

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا

للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا