محمد سليم يكتب : اختراق علمي جديد يرفع كفاءة الخلايا الشمسية إلى 33.1%

شهد قطاع الطاقة المتجددة إنجازاً علمياً بارزاً مع إعلان معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer ISE) وجامعة فرايبورغ، بالتعاون مع شركاء دوليين من بينهم باحثون من المملكة العربية السعودية، عن تطوير خلية شمسية مزدوجة من السيليكون والبروفيسكايت بكفاءة قياسية بلغت 33.1%، مع جهد دائرة مفتوحة وصل إلى 2.01  فولت. ويُعد هذا الإنجاز نقلة نوعية لأنه تحقق على أسطح السيليكون المحببة  (Textured Silicon) ، وهي الأكثر استخداماً في الصناعة، ما يجعله أقرب إلى التطبيق العملي وخطوط الإنتاج.

ما هي البروفيسكايت؟
البروفيسكايت (Perovskite) هو اسم لمجموعة من المواد ذات تركيب بلوري فريد (ABX₃). وفي التطبيقات الشمسية يشير إلى هاليدات البروفيسكايت العضوية – اللاعضوية، التي تمتاز بقدرتها العالية على امتصاص الضوء، ومرونتها في التصنيع، وانخفاض تكلفتها، والأهم أنها تكمل السيليكون في الخلايا المزدوجة  (Tandem Cells)، ما يسمح بتجاوز الحد النظري الأقصى لكفاءة السيليكون وحده (حوالي 29%).

دلالات الاكتشاف
• قفزة في الكفاءة:  الخلايا الشمسية التجارية اليوم تعتمد غالباً على السيليكون بكفاءة بين 22% – 25%، بينما الكفاءة الجديدة تجاوزت حاجز 33%، أي بزيادة ملحوظة في إنتاج الطاقة من نفس المساحة.
• جاهزية صناعية:  توافق التقنية مع السيليكون المحبب المستخدم صناعياً يعني أن نقلها من المختبر إلى خطوط الإنتاج سيكون أكثر سهولة.
• إشراك إقليمي:  مشاركة السعودية في هذا البحث مع فراونهوفر تعكس اهتمام المنطقة بالبحث العلمي المتقدم في الطاقة الشمسية، وتفتح الباب أمام تعاون عربي-أوروبي نحو مستقبل أكثر استدامة.

الأثر على تعظيم الاستفادة من الطاقة الشمسية:
يمثل هذا الاكتشاف خطوة نحو تعظيم إنتاجية وحدات الطاقة الشمسية في محطات الكهرباء الكبرى وكذلك في تطبيقات الأسطح والمشروعات اللامركزية (RTPV)،  فمع ارتفاع الكفاءة تقل الحاجة لمساحات إضافية من الأراضي أو الأسطح، ويزيد العائد الاقتصادي لكل كيلووات مركب،  كما أن رفع الجهد الكهربي (Voc) في الخلايا المزدوجة يقلل الفواقد ويعزز من موثوقية أنظمة التخزين والشبكات الذكية. وبالتالي  تحقق الطاقة الشمسية الفوتوفولتية ريادة مستقبلية  مما يفتح المجال لخفض تكلفة الطاقة المنتجة (LCOE)،
التصنيع المحلي والتوافق مع احدث التكنولوجيات .
وجب التنبيه إلى أن التصنيع المحلي في الدول الطامحة للريادة – مثل مصر والسعودية – يجب أن يستفيد من هذه القفزات التكنولوجية، فالتوسع في مصانع الألواح الشمسية بتقنيات تقليدية فقط قد يُعرض الصناعة لمخاطر التراجع أمام المنافسة العالمية،  أما تبني أحدث تقنيات البروفيسكايت-سيليكون، فهو يضع هذه الدول في موقع الريادة، ويضمن خفض تكلفة الطاقة المنتجة (LCOE)، وتعظيم الاستفادة من البنية التحتية للطاقة، وتقليل الاعتماد على الواردات.

إن الوصول إلى كفاءة 33.1% ليس مجرد خبر علمي، بل هو إشارة إلى مستقبل الطاقة المتجددة. وإذا ما تبنت الدول العربية هذه التكنولوجيا في البحث والتطوير والتصنيع المحلي، فستكون في مقدمة الدول التي تحقق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية، وتضع نفسها على خريطة الريادة العالمية في مجال الطاقات المتجددة

محمد سليم سالمان
عضو المجلس العربى للطاقة المستدامة