البدائل الحديثة للسليكون في الخلايا الشمسية

كتب / د.محمد عوض العامري
_أستاذ الفيزياء المساعد بكلية التربية جامعة سيئون، ونائب عميد الكلية لشؤون الطلاب_

تُعَدُّ الطاقة الشمسية أحد الحلول الممكنة لإنتاج الطاقة الكهربائية. ويُستخدم عنصر السليكون التقليدي على نطاق واسع في صناعة ألواح الطاقة الشمسية، إلا أن عملية تصنيعه تعاني من عدة عيوب، أبرزها: ارتفاع التكلفة المالية، وانخفاض مستوى الكفاءة، وضعف المرونة الميكانيكية.

ومن هذا المنطلق، سعى الباحثون إلى إيجاد بدائل تقلل من هذه العيوب بشكل كبير، ومن أبرز البدائل الممكنة للسليكون:

*1- الخلايا الشمسية المصنوعة من مواد البيروفسكايت:*
تُعَدُّ هذه المواد من أبرز البدائل الحديثة، إذ تمتاز بكفاءة عالية في تحويل الطاقة الضوئية، وانخفاض تكاليف التصنيع. كما يمكن إنتاجها باستخدام تقنيات الطباعة، وهي أخف وزنًا من الخلايا المصنوعة من السيليكون.

*2- الخلايا العضوية:*
تعتمد على البوليمرات أو الجزيئات العضوية، وتمتاز بالمرونة وخفة الوزن، كما يمكن دمجها في الأسطح أو الملابس. ورغم أن كفاءتها أقل من السيليكون، فإنها في تطور مستمر.

*3- الخلايا الكهروضوئية (CIGS):*
وهي خلايا تُصنع من مزيج من النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم. تمتاز بإمكانية استخدامها تجاريًا وبكفاءة جيدة، وخصوصًا في التطبيقات المتنقلة أو المرنة، كما يمكن تركيبها على أسطح غير مستوية.

*4- الخلايا الكمية النقطية (Quantum Dots):*
تعتمد على نقاط نانوية لتوليد الكهرباء من الضوء، وتتميز بقدرتها على امتصاص طيف واسع جدًا من الضوء. ورغم أن هذه التقنية لا تزال قيد التطوير، فإنها تتيح فرصًا واعدة للبحث العلمي نظرًا لحداثتها.

*5- الخلايا المصنوعة من السيلينيوم أو تيلوريد الكادميوم (CdTe):*
يُعد هذا النوع من الخلايا خيارًا قديمًا نسبيًا، لكنه يتميز بكفاءة جيدة وتكلفة أقل من السيليكون. ومع ذلك، فإن استخدامه مقيد نظرًا لاحتوائه على مواد سامة مثل الكادميوم، مما يفرض عليه قيودًا بيئية.