الكشف عن قوة الخلايا الكهروضوئية المتقدمة: التقنيات الثورية والآفاق المستقبلية

الكشف عن قوة الخلايا الكهروضوئية المتقدمة: التقنيات الثورية والآفاق المستقبلية

الخلية الكهروضوئية، والمعروفة أيضًا باسم الخلية الشمسية، هي جهاز غير ميكانيكي لديه القدرة على تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء.الخلايا الكهروضوئيةمصنوعة من مادة أشباه الموصلات، حيث أن الفوتونات (ضوء الشمس) التي تصيب سطح مادة أشباه الموصلات إما تنعكس أو تمتصها مادة أشباه الموصلات، ويتم تحويل الفوتونات الممتصة (ضوء الشمس) إلى كهرباء.

لقد ظلت كفاءة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء في ازدياد على مدى عقود، فبالمقارنة مع 10٪ من الكفاءة في الثمانينيات، تقترب معدلات التحويل اليوم من 20٪ مع الوحدات المتطورة. في الأسواق المتخصصة، مثل الأقمار الصناعية الفضائية، حققت الخلايا الكهروضوئية كفاءة 50٪.

حاليًا، الخلايا الشمسية المصنوعة منأشباه الموصلات البلورية أحادية الطور III-Vهي الأكثر كفاءة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، وهي مصنوعة من عناصر مثل الغاليوم والإنديوم. وهي أكثر تكلفة بكثير مقارنة بالتقنيات الأخرى. في الوقت الحالي، تعاني الخلايا الكهروضوئية من ارتفاع تكلفة الإنتاج وكفاءة تحويل الكهرباء. تبحث المؤسسات عن طرق لتقليل تكاليف الإنتاج المرتبطة بالخلايا الكهروضوئية والأساليب المبتكرة لجعل التكنولوجيا أكثر عملية للاستخدام، مما يؤدي إلى تطوير حلول كهروضوئية متقدمة.

البيروڤسكايت هي أحدث مادة شمسية ذات هيكل بلوري مثالي لامتصاص الطاقة الشمسية. تعمل خلايا البيروڤسكايت بشكل أفضل من السيليكون في شدة الإضاءة المنخفضة، في الأيام الملبدة بالغيوم، مما يتيح معدل تحويل أعلى. ميزة أخرى لخلايا البيروڤسكايت هي أنه يمكن إنتاجها في هياكل طبقات رقيقة جدًا بمستوى عالٍ من الشفافية، مما يوفر فرصة هائلة فيما يتعلق بإنشاء تصميمات لوحات مرنة. إنها خيار أرخص نسبيًا ومتوفرة بكثرة مما يتيح إنتاج طاقة شمسية منخفضة التكلفة

الحصة السوقية حسب التطبيق:يتم تقسيم سوق الخلايا الكهروضوئية إلى قطاعات المرافق، والسكنية، والتجارية. فيعام 2020، المرافقكانت تملكأكبر حصة سوقية بلغت 38.2٪، خلال الفترة المتوقعة، من المتوقع أن يحقق التطبيق السكني أعلى معدل نمو

حسب المنطقة الجغرافية:من المتوقع أن تقود منطقة آسيا والمحيط الهادئ سوق الخلايا الكهروضوئية من 2020-2025، حيث أن التبني في أسواق الصين والهند واليابان يدعم نمو السوق. بحلول عام 2035، لتحقيق هدف توليد 20٪ من الطاقة العالمية بالطاقة الشمسية، يجب أن تنمو قدرة تصنيع الوحدات الكهروضوئية الجديدة بما لا يقل عن 5 إلى 10 أضعاف

التحديات:يعد الافتقار إلى الأراضي التشغيلية تحديًا رئيسيًا آخر لنمو السوق بخلاف ارتفاع تكلفة الإنتاج وانخفاض معدل امتصاص أو تحويل الإشعاع الشمسي. تتطلب أنظمة الخلايا الكهروضوئية مساحات كبيرة من الأراضي، مما يثير مخاوف بشأن تدهور الأراضي وفقدان الموائل.

تقنيات الخلايا الكهروضوئية المتقدمة

الزجاجات المركزة للطاقة الشمسية–المراكز الشمسية المضيئة (LSCs) عبارة عن قطعة شفافة من البلاستيك أو الزجاج لها خصائص مميزة، ويمكنها التقاط ضوء الشمس وتركيزه على طول حوافها. يمكن استخدام LSCs لإنشاء أسطح شفافة، ويمكن استخدامها في الحقول الزراعية.

الألواح الشمسية المنحنية–تم تصميم الألواح الشمسية المنحنية بغرض زيادة كمية الطاقة الشمسية الملتقطة، وقد تبين أنها تلتقط ضوء الشمس بكفاءة أكبر من الألواح التقليدية في الأيام الملبدة بالغيوم

الألواح الشمسية المضادة للانعكاس–هذه زجاجات متعددة الاتجاهات مضادة للانعكاس، تسهل الإرسال عبر الطيف بأكمله في جميع الزوايا. إنها تحصد الطاقة الشمسية التي تضيع بخلاف ذلك بسبب الانعكاس.

تطبيق الخلايا الكهروضوئية المتقدمة

الزراعة الكهروضوئية–قيل أنه بمساعدة الزراعة الكهروضوئية، يمكن أنإنتاجية الأراضي العالميةأنتزداد من أي مكان بين 35 إلى 73٪.المفهوم وراء الزراعة الكهروضوئية هو أنه يتم الجمع بين الألواح الشمسية والمحاصيل الغذائية على نفس الأرض لتعظيم استخدام الأراضي. وفقًا للبحوث التي أجريت، تزداد إنتاجية الأراضي بنسبة 60٪ باستخدام نظام الزراعة الكهروضوئية

الكهروضوئية العائمة–يُشار إليها أيضًا باسم PV العائم وهي طريقة جديدة لتركيب الألواح الشمسية في الماء. يمكن أن تكون معيارية بطبيعتها بدلاً من تثبيتها على الأرض ويمكن أن تشكل هياكل كبيرة تحافظ على التكوين الهندسي. إنتبين أن الكفاءة أعلى بنسبة 8-10٪ مقارنة بالألواح الشمسية الأرضية

متتبعات الخلايا الكهروضوئية–يُشار إليها أيضًا باسم جهاز تتبع الشمس وهي أجهزة تتبع الشمس على مدار اليوم. بمساعدة متتبعات الخلايا الكهروضوئية، يمكن للألواح الشمسية أن تتكيف لتتبع مسار الشمس، مما يزيد من كفاءة امتصاص ضوء الشمس

الحاجة إلى الخلايا الكهروضوئية المتقدمة

أثبتت عقود من الدراسات أن مصادر إنتاج الطاقة الأولية لها تأثير كبير على البيئة، كونها مساهمًا كبيرًا في تغير المناخ. ومع ذلك، لا يمكن تقليل استهلاك الطاقة للتخفيف من هذه الآثار، على النقيض من العالم النامي المتزايد، فإن استهلاك الطاقة سيزداد فقط.

لقد حددت كل دولة التزامات لتقليل اعتمادها على الفحم لجعل استهلاك الطاقة مستدامًا، فإنالخلايا الكهروضوئيةأصبحت التقنيات بالغة الأهمية إلى جانب حلول الطاقة المتجددة الأخرى. ومع ذلك، في الوقت الحالي، هناك بعض التحديات في اعتماد هذه التقنيات، بما في ذلك ارتفاع تكلفة الإنتاج، وانخفاض كفاءة التحويل، ومتطلبات الأراضي الضخمة. تقوم الشركات بتطوير حلول مبتكرة لحل هذه المشكلات وقد نجحت في العديد من المناسبات. ومع ذلك، هناك حاجة إلى تقدم مستمر في تقنيات الخلايا الكهروضوئية من أجل التنفيذ الواسع النطاق لهذه التقنيات عبر مختلف القطاعات.

المؤلف: أبهيشيك سايني

لمزيد من التفاصيل اتصل:

UnivDatos Market Insights

C80B, Sector-8, Noida,

أوتار براديش 201301

للاستعلامات المتعلقة بالمبيعات، يرجى التواصل معنا على [email protected]