أبحاث الخلايا الشمسية المرنة

أبحاث الخلايا الشمسية المرنة (بالإنجليزية: Flexible solar cell research) هي تقنية على مستوى الأبحاث، ومثال على ذلك تم الإنشاء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مصنع الخلايا الشمسية وذلك عن طريق إيداع المواد الضوئية على ركائز مرنة، مثل ورقة عادية باستخدام تقنية ترسيب الأبخرة الكيميائية.[1] تم تطوير هذه التقنية من قبل مجموعة من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا و بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية و تحالف "Eni-MIT" لبرنامج آفاق للطاقة الشمسية.

الخصائصعدل

تودع مواد الخلايا الشمسية العضوية في خمس طبقات على ركائز ورقة عادية في غرفة فارغة. يتم ذلك عن طريق طلاء امتثالي لأقطاب البوليمر الموصلة مع بخار الأكسدة الكيميائية، و هي عملية تعرف باسم ترسيب الأبخرة الكيميائية. هذه الألواح الشمسية هي قادرة على إنتاج طاقة تزيد عن ال 50 فولت، والتي بدورها يمكن أن تشغل الأجهزة الكهربائية في ظروف الإضاءة العادية. وأظهرت الخلايا الشمسية أيضا أنها من الممكن ان تكون مرنة.[2] الشبكة الموصلة للخلايا الشمسية هي مماثلة للمطبوعة النافثة للحبر مع مستطيلات منقوشة. عندما يؤدي إرفاقها إلى الركيزة الكهربائية، فإنها تظهر لتشغيل الأجهزة الكهربائية. و تزعم تكلفة "الطباعة" (كما يصف معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عليه) لتكون مشابهة لتلك الطباعة باستخدام النافثة للحبر.[3] تستخدم هذه التكنولوجيا درجات حرارة أقل من 120 درجة مئوية لترسيب البخار، مما يجعلها سهلة للتصنيع على الورقة العادية.[3] تعتبر الكفاءة الحالية للوحة تقترب من 1٪ ، والتي يأمل الباحثين أن تتحسن في المستقبل القريب.[3]

الإختباراتعدل

تم اختبار الدائرة أيضا من خلال إيداع المواد الضوئية على ركيزه البولي اثيلين (PET). طويت ورقة البولي ايثيلين PET و كشفت 1000 مرة و لم يلاحظ أي تدهور علني في الأداء، في حين أن المواد الضوئية المشتركة التي قد تم ترسيبها على البولي ايثيلين PET تدهورت مع أول طية واحدة. تم تمرير الخلايا الشمسية أيضا من خلال طابعة ليزر لإثبات الأداء المتواصل بعد تعرضها نوعا ما لارتفاع درجات الحرارة ولا يزال يحتفظ بخصائصه بعد هذه العملية.[3]

المميزاتعدل

في الألواح الشمسية التقليدية، تعتبر الهياكل الداعمة للوحه مثل (الزجاج على سبيل المثال) معظمها يكون ضعف التكلفة كالمواد الضوئية المصنعة عليها. كما أن الورق يكلف ما يقارب من ألف ضعف تكلفة الزجاج، والخلايا الشمسية التي تستخدم عمليات الطباعة يمكن أن تكون أرخص بكثير من الألواح الشمسية التقليدية.[3] أيضا الوسائل الأخرى التي تشمل طلاء الاوراق مع المواد التي تشمل أول طلاء للورقة مع مادة ناعمة لمكافحة التحرك الصعب لحجم الجزيئات على الورق. و لكن في هذه الطريقة، المواد الضوئية يمكن أن تطلى مباشرة على ورقة غير معالجة.[3]

التطبيقاتعدل

إذا كانت هذه الخلايا الشمسية يمكن أن تحقق النضج التكنولوجي الكافي، فإنها يمكن أن تستخدم ورق الحائط و ظلال النافذه لإنتاج الكهرباء من إضاءة الغرفة. كما يمكن تصنيعها على الملابس، والتي يمكن بدورها أن تستخدم لشحن الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة و مشغلات الوسائط.[1]

وحدات الطاقة الشمسية المرنة يمكن استخدامها على الأسطح المنحنية، أو على أسطح المباني حيث أنه من غير المنطقي تثبيت نظام تصاعد الحامل.

العيوبعدل

من أجل أن تستمر أكثر من 20 سنه في الخارج (الهواء الطلق) و تعرضها للعناصر، مثل الخلايا الشمسية يجب أن تنتهي بالورقة الأمامية من الفلورو بوليمر المقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأوليفين الحراري بدلا من الزجاج المستخدم في الخلايا الشمسية التقليدية، و التي تعتبر غير مكلفة نسبيا. الخلايا الشمسية يجب أن تكون مقاومة للمياه والأكسجين حيث لا يمكن أن يدخلا و يدمرا الخلايا عن طريق التدهور التأكسدي.

انظر أيضاعدل

  • رقاقة خلية شمسية
  • الخلايا الشمسية العضوية
  • الخلايا الكهروضوئية الخالية من الشمس
  • استقطاب الخلايا الكهروضوئية العضوية

وصلات خارجيةعدل

مراجععدل

  1. أ ب "Flexible Solar Panels: Printing Photovoltaic Cells on Paper". green-buildings.com. مؤرشف من الأصل في 31 مارس 2015. اطلع عليه بتاريخ 09 سبتمبر 2011. 
  2. ^ Barr، Miles C.؛ Rowehl، Jill A.؛ Lunt، Richard R.؛ Xu، Jingjing؛ Wang، Annie؛ Boyce، Christopher M.؛ Gap Im، Sung؛ Bulović، Vladimir؛ Gleason، Karen K. (16 اغسطس 2011). "Direct Monolithic Integration of Organic Photovoltaic Circuits on Unmodified Paper". Advanced Materials. Wiley Online Library. 23 (31): 3500–3505. doi:10.1002/adma.201101263. 
  3. أ ب ت ث ج ح "While you're up, print me a solar cell - New MIT-developed materials make it possible to produce photovoltaic cells on paper or fabric, "nearly as simply" as printing a document.". معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2014. اطلع عليه بتاريخ 09 سبتمبر 2011.