طورت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية “كاوست”، تقنية تبريد جديدة لرفع كفاءة الخلايا الشمسية وتحسين أدائها وزيادة عمرها التشغيلي، بالشراكة مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية “كاكست”، حيث تُعدُّ الطاقة الشمسية جزءًا أساسيًا من التزام المملكة بالوصول إلى اقتصاد خالٍ من الانبعاثات الكربونية.
وتوصلت دراسة أجراها علماء وباحثو “كاوست” إلى مادة مركبة جديدة تحسن أداء الخلايا الشمسية، مما يرفع أداءها لمدة أطول ويحقق قدرة إنتاجية أعلى وعمرًا تشغيليًا أطول، مقارنة بالخلايا غير المزودة بهذه المادة المنخفضة التكلفة في التصنيع، مما يقلل تكاليف صيانة الخلايا الشمسية، ونشرت نتائج هذه الدراسة في المجلة العلمية “Materials Science and Engineering: R”.
وتناولت الدراسة تحديات الألواح الشمسية التجارية التي تحول نحو 20% فقط من أشعة الشمس إلى كهرباء، في حين يُمتص الباقي كحرارة أو يُعكس بعيدًا، وهذا التحويل غير الفعال للطاقة لا يُعدُّ المشكلة الوحيدة، فالحرارة المرتفعة تقلل من أداء وكفاءة الخلايا الشمسية وتُقصر عمرها، مما يستلزم استبدالها بسرعة، ولهذا فإن التبريد ضروري، إلا أن أنظمة التبريد التقليدية مثل المراوح والمضخات تستهلك طاقة كهربائية، فيما لا يحتاج التبريد السلبي إلى كهرباء. وفق “أخبار 24”.
وأوضح قائد الدراسة في “كاوست” البروفيسور تشياو تشيانغ غان، أن المواد النانوية التي تتيح التبريد السلبي هي مواد رقيقة يمكن وضعها على أنظمة متعددة تتطلب التبريد، كالبيوت الزجاجية الزراعية والخلايا الشمسية دون التأثير في أدائها، مشيرًا إلى أن الدراسة التي نُفذت عبر مركز التميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين “CREST”، طورت مادة مركبة تمتص رطوبة الهواء في الليل، وتُطلقها خلال النهار.
وأفاد بأن الدراسة توصلت إلى أن تغطية الخلايا الشمسية بهذه المادة عند تشغيلها في المناطق الساحلية بالمملكة لأسابيع يساعد على إبقائها باردة، مما يزيد كفاءتها التشغيلية وإطالة عمرها، مع إسهام التبريد السلبي في تقليل تكلفة توليد الكهرباء من هذه الخلايا بنسبة 18%.
وبين أنه للتأكيد على فعالية التقنية في مختلف الظروف المناخية، أُجْرِيَت تجارب إضافية في مناطق باردة ورطبة من الولايات المتحدة في أثناء هطول الأمطار، وأثبتت التقنية فعاليتها في البيئات جميعها.
بدوره، أكد كبير الباحثين في معهد تقنيات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة بكاكست البروفيسور عبدالرحمن البدري، أن هذه الدراسة تتواكب مع دور “کاكست” في تحقيق مستهدفات رؤية المملكة 2030 في قطاع الطاقة، التي تهدف إلى رفع حصة الطاقة المتجددة في إجمالي إنتاج الكهرباء.
وأشار إلى أن المادة المطورة أثبتت فعاليتها في تطبيقات الخلايا الشمسية بشكل عام، خصوصًا في أنظمة الخلايا المركزة التي تم تطويرها داخل مختبرات “كاكست”، وتكون درجة الحرارة للخلايا عالية جدًا بسبب تركيز الضوء، مبينًا أن لهذه المادة تطبيقات أخرى كاستخدامها في البواعث الضوئية، التي تعاني عادة من انخفاض الكفاءة عند ارتفاع درجات الحرارة، وتم إجراء دراسات أولية على هذه التطبيقات وأظهرت نتائج واعدة.
