الألواح الشمسية ذات العمر الافتراضي الطويل: وعد المواد الجديدة

تشتهر الألواح الشمسية بمتانتها وقدرتها على إنتاج طاقة نظيفة. ولا تزال بعض الألواح التي تم تركيبها في التسعينيات تولد الطاقة حتى اليوم. ومع ذلك، فإن طول عمرها يأتي بتكلفة اقتصادية كبيرة. ولضمان استمرار الألواح الشمسية لمدة 25 عاماً أو أكثر، يستخدم المصنعون العديد من المواد المانعة للتسرب والطبقات الواقية باهظة الثمن.

حماية الألواح الشمسية وتكلفتها
ولحماية خلايا السيليكون البلورية الهشة، فإن العديد من الألواح الشمسية محمية بمواد مكلفة مثل طلاء أسيتات الإيثيلين-فينيل الإيثيلين (EVA). وعلى الرغم من فعالية هذه المواد في منع الضرر البيئي، إلا أنها تزيد من تكلفة الألواح الشمسية، مما يحد من انتشارها على نطاق واسع.

راتنج السيليكون: مادة بديلة محتملة بديلة
يستكشف باحثون في مركز فراونهوفر لأنظمة الطاقة المستدامة (CSE) في الولايات المتحدة بدائل أرخص للمواد التقليدية. ويعد راتنج السيليكون إحدى المواد الواعدة. وخلافاً للبلورات غير العضوية أو البوليمرات العضوية، فإن راتنج السيليكون خامل ويمكن إنتاجه صناعياً لمجموعة متنوعة من التطبيقات، مما يجعله خياراً جذاباً لتغليف الوحدات الكهروضوئية.

في حين أن خلائط راتنج السيليكون تستخدم بالفعل في تغليف الوحدات، فإن استخدامها في تصفيح الخلايا الشمسية جديد نسبيًا. ولاستكشاف إمكاناته، قام باحثو فراونهوفر بتطوير نموذج أولي لخلايا مغلفة براتنج السيليكون، والتي تم اختبارها في ظروف قاسية في غرف مناخية اصطناعية.

المرونة البيئية: مزايا راتنج السيليكون
وكشفت نتائج هذه الاختبارات أن أداء الخلايا الشمسية المغلفة براتنج السيليكون كان أفضل في ظل الظروف القاسية. وعلى وجه التحديد، أظهرت هذه الخلايا مرونة فائقة في تحمل الأحمال في ظل الظروف القاسية، مثل الرياح القوية ودرجات الحرارة المنخفضة التي تصل إلى -40 درجة مئوية. وهذا يشير إلى أن راتنج السيليكون يمكن أن يعزز متانة الخلايا الشمسية مع توفير بديل فعال من حيث التكلفة للمواد التقليدية.

مرفق الاختبار الجديد والتوقعات المستقبلية
بالإضافة إلى البحث عن مواد جديدة، أطلقت شركة فراونهوفر موقع اختبار الخلايا الكهروضوئية الخارجية OTF-1 في البوكيرك في نيو مكسيكو. وكجزء من مركز أبحاث البوكيرك لأبحاث الطاقة الشمسية، سيساعد هذا الموقع المصنعين في تقييم الأداء الواقعي ومتانة المكونات الكهروضوئية في العالم الحقيقي، مما يوفر بيانات قيمة لتصميم أنظمة الطاقة الشمسية وتكاملها.

تأثير فراونهوفر العالمي
فراونهوفر هي أكبر منظمة بحثية موجهة للتطبيقات في أوروبا، حيث تضم أكثر من 80 وحدة بحثية، بما في ذلك معاهد في جميع أنحاء ألمانيا ومراكز في أوروبا والولايات المتحدة وآسيا والشرق الأوسط. ويقود تقدمها المستمر في مجال التكنولوجيا الكهروضوئية التحول العالمي نحو الطاقة المتجددة. ومع تطور المواد الجديدة وأساليب الاختبار، من المتوقع أن يتحسن أداء الألواح الشمسية والقدرة على تحمل تكاليفها، مما يساهم في التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة.