 |
| (Jenson/iStock) |
تعتبر الألواح الشمسية قطعًا رائعة من التكنولوجيا ، لكننا بحاجة إلى حل كيفية جعلها أكثر كفاءة - والعلماء حلوا لغزًا عمره 40 عامًا حول إحدى العقبات الرئيسية أمام زيادة الكفاءة.
توضح دراسة جديدة وجود خلل مادي في السيليكون المستخدم لإنتاج الخلايا الشمسية لم يسبق اكتشافه. يمكن أن يكون مسؤولاً عن انخفاض الكفاءة بنسبة 2 في المائة والذي يمكن أن تراه الخلايا الشمسية في الساعات الأولى من الاستخدام: التحلل الناتج عن الضوء (LID).
تشير التقديرات إلى أن الخسارة المقدرة في الكفاءة في جميع أنحاء العالم من LID تعادل طاقة أكثر مما يمكن أن تولده محطات الطاقة النووية البريطانية الخمسة عشر. يمكن أن يساعد الاكتشاف الجديد العلماء في تعويض هذا النقص.
يقول أحد الباحثين ، توني بيكير من جامعة مانشستر في المملكة المتحدة: "بسبب التأثيرات البيئية والمالية ، فإن" تدهور الكفاءة "للوحات الشمسية كان موضوع اهتمام علمي وهندسي كبير في العقود الأربعة الماضية" .
"ومع ذلك ، على الرغم من بعض أفضل العقول في الأعمال التجارية التي تعمل عليها ، إلا أن المشكلة قاومت بثبات الحل حتى الآن."
للعثور على ما لم يكن من الممكن تحديده من قبل 270 ورقة بحثية على مدار أربعة عقود ، استخدمت آخر دراسة تقنية كهربائية وبصرية تسمى Deep-level transient spectroscopy (DLTS) للعثور على نقاط الضعف في السيليكون.
إليكم ما وجده تحليل DLTS: عندما تتحول الشحنة الإلكترونية في الخلايا الشمسية إلى ضوء الشمس ، فإن تدفق الإلكترونات محاصر ؛ بالمقابل ، هذا يقلل من مستوى الطاقة الكهربائية التي يمكن إنتاجها.
ووجد الفريق أن هذا العيب يظل خامداً إلى أن يتم تسخين الألواح الشمسية.
يقول أحد الباحثين ، إيان كرو من جامعة مانشستر:"لقد أثبتنا وجود الخلل ، والآن أصبح هناك حاجة إلى إصلاح هندسي" .
يستمر العمل على رفع معدلات كفاءة الألواح الشمسية إلى أعلى ، مع استمرار حدوث اختراقات في المختبر ، كما تقدم الطبيعة الكثير من النصائح حول الكفاءة . الآن وبعد حل لغز التحلل الناتج عن الضوء ، يجب أن تستفيد المزارع الشمسية في جميع أنحاء العالم.
قد لا يبدو الانخفاض المطلق في الكفاءة بنسبة 2 في المائة بمثابة مشكلة كبيرة ، ولكن عندما تفكر في أن هذه الألواح الشمسية مسؤولة الآن عن توفير جزء كبير ومتزايد من إجمالي احتياجات الطاقة في العالم ، فإنها تشكل خسارة كبيرة في توليد الكهرباء القدرة .
