بشر راه دیگری جز استفاده از انرژی خورشید ندارد

خورشید همواره بر زمین می‌تابیده است و در آینده نیز این روند ادامه خواهد داشت، اما پرسش مهم این است که چرا بشر نتوانسته است در دوره‌های گذشته و البته عمدتا در چند سال اخیر و با توجه به پیشرفت‌هایی که در سایر فناوری‌ها صورت گرفته است، استفاده مطلوبی از انرژی هنگفت آن داشته باشد؟

نه این چنین نیست. دقت کنید که هم اکنون در بسیاری از صنایع صحبت از به کارگیری سلول‌های خورشیدی می‌شود. به عنوان مثال استفاده از سلول‌های خورشیدی در صنایع خودروسازی دیگر به عنوان یک فانتزی هیجان‌انگیز در نظر گرفته نمی‌شود و شرکت‌های تولیدکننده خودرو به فکر طراحی و ساخت خودروهای کاربردی درون‌شهری هستند که صرفا با استفاده از نور خورشید حرکت می‌کنند، هر چند که تاکنون اقدام مشخص قابل توجهی در این زمینه صورت نگرفته است.

نگاهی به سایر صنایع نظیر صنایع فضایی ردپای روشن تری از این فناوری را نشان می‌دهد. هم اکنون سیستم‌های فضایی که راهی اجرام آسمانی دیگر می‌شوند تا حد قابل توجهی از انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند و این کار صرفا با به کارگیری صفحات خورشیدی صورت می‌گیرد، اما حرف اصلی من این است که با توجه به ظرفیت بالایی که در این فناوری وجود دارد، گسترش کاربردی شدن آن عملا بسیار ناچیز بوده است. بدون شک با برداشته شدن موانع موجود بر سر راه کاربردی شدن این فناوری نوین، می‌توان پیش‌بینی کرد که سلول‌های خورشیدی به یکی از تأثیرگذارترین فناوری‌ها در زندگی روزمره بشر تبدیل شوند.

از زمانی که سلول‌های خورشیدی به شکل و شمایل امروزی ساخته و روانه بازار شدند، نگرانی مزمنی درخصوص هزینه بالای تمام شده آنها وجود داشته است. این هزینه واقعا زیاد است و به همین خاطر شمار بسیار محدودی از افراد، توانایی خرید آنها را دارند.

این‌که چرا قیمت این صفحات تا این حد زیاد است به خاطر نوع موادی است که در ساخت آنها به کار گرفته می‌شود. چندین عنصر کمیاب هستند که در ساختار سلول‌های خورشیدی به کار گرفته می‌شوند. در حقیقت نتیجه بررسی چندین و چند ساله دانشمندان این عرصه این بوده است که استفاده از عناصری نظیر کادمیوم، گالیوم و نظایر آنها در ساختار سلول‌های خورشیدی، بهترین بازده کاری را برای آنها به همراه خواهد داشت، اما به این نکته توجه داشته باشید که بازده کاری فعلا صفحات خورشیدی بسیار اندک است و به زحمت به 15 یا 18 درصد می‌رسد. به این ترتیب دو فاکتور هزینه تمام‌شده و عدم بازده کاری مناسب موجب شده تا اقبال عمومی از این فناوری مطابق آن چیزی نباشد که خیلی‌ها تصور آن را می‌کرده‌اند.

بله. سلول‌های خورشیدی که به این روش ساخته می‌شوند هزینه کمتری در مقایسه با سایر سلول‌های خورشیدی دارند. ببینید برای این که عملا درک بهتری از ساختار سلول‌های خورشیدی و بازده کاری هر چه بهتر آنها داشته باشید باید یک اصل مهم را درخصوص این سلول‌ها مطرح کنم. هر چه در سلول‌های خورشیدی فعل و انفعالات شیمیایی بهتر و موثرتر صورت گیرد، نتیجه کار یعنی بازده کاری کل سلول‌های خورشیدی و صفحات خورشیدی که با استفاده از آنها ساخته می‌شود بهبود خواهد یافت. ما برای رسیدن به این مرحله از نوعی تکنیک نوین استفاده کرده‌ایم که طول عمر چندان زیادی ندارد.

سلول‌های خورشیدی که با استفاده از این روش ساخته می‌شوند دربرگیرنده ریزذراتی از نیمه هادی‌هایی موسوم به نقاط کوانتومی هستند که ویژگی‌های خاصی به سلول‌های خورشیدی می‌بخشند. مهم‌ترین این ویژگی‌ها هزینه پایین تمام شده آنهاست. در حقیقت می‌توان مدعی شد سلول‌های خورشیدی نقاط کوانتومی ارزان قیمت‌تر از نمونه‌های رایج و قدیمی هستند، اما چرا؟ پاسخ کاملا روشن است چون در این نوع سلول‌های خورشیدی فعل و انفعالات شیمیایی که از آنها صحبت شد ساده‌تر صورت می‌گیرد. پس به یک رابطه مستقیم می‌رسیم و آن این‌که هرچه فعل و انفعالات شیمیایی ساده‌تری داشته باشیم، سلول‌های خورشیدی ارزان قیمت‌تر و در نهایت صفحات خورشیدی مقرون به صرفه‌تر خواهیم داشت.

قطعا این گونه نیست چون ما در هر دوره‌ای که باشیم از این نکته مطمئن هستیم که می‌توان مواد بهتری را نیز پیدا کرد، با این حال نقاط کوانتومی مورد استفاده از جنس سولفید کادمیوم هستند که برای نسل جدید سلول‌های خورشیدی که قرار است به خاطر بازده قابل توجهی که خواهند داشت در بسیاری از صنایع به طور انبوه مورد استفاده قرار گیرند چندان مناسب نیستند. ما به دنبال جایگزین‌های بهتری هستیم. در آینده خبرهای خوشی در این زمینه خواهیم داد.

همان طور که پیشتر اشاره شد موضوع بالا بودن هزینه تمام شده فناوری‌هایی نظیر سلول‌های خورشیدی حتی برای تصمیم‌گیرندگان در سطح کلان نیز آزاردهنده است. زمانی که هزینه بالاست انگیزه چندانی برای رو آوردن به آن وجود ندارد.

پس باید کاری برای کاهش هزینه‌ها انجام داد. اگر نگاهی به گوشه و کنار شهرهای شلوغ و پیشرفته سراسر جهان بیندازید ردپای استفاده از سلول‌های خورشیدی را به طور پراکنده مشاهده می‌کنیم، اما این کافی نیست. این وضعیت به اندازه کافی نشان‌دهنده تاثیری است که فناوری فعلی سلول‌های خورشیدی بر جوامع گذاشته است به طوری که آنهایی که توانایی بالایی در پرداخت هزینه‌ها دارند به استفاده از این فناوری رو آورده‌اند و حتی بخش‌های قابل توجهی از محل زندگی یا کار خود را با استفاده از این سلول‌ها پوشانیده‌اند، اما برای سایر جوامعی که در آنها تقریبا اندک افرادی وجود دارند که توانایی خرید چنین صفحاتی را دارند چه کارهایی انجام شده است؟!

در حال حاضر تصور نمی‌کنم تغییرات چندانی در ساختار این نوع خودروها دیده شود؛ چون هنوز فناوری ساخت سلول‌های خورشیدی به خودی خود در مراحل چندان پیشرفته‌ای قرار ندارد، چه برسد زمانی که صحبت از استفاده از آنها روی خودروها می‌شود. پس خودروهای خورشیدی که تا سال‌های آتی طراحی و ساخته خواهند شد همچنان مجهز به صفحاتی خواهند بود که بخش قابل توجهی از بدنه آنها را تشکیل می‌دهند، اما در آینده قطعا وضعیت این گونه نخواهد بود.

در حالی که بازده کاری سلول‌های خورشیدی بتدریج افزایش یافته و هزینه تمام شده‌شان نیز کاهش می‌یابد، از ابعاد آنها نیز کاسته می‌شود و این خود خبری امیدوارکننده برای صنایع خودروسازی است. بدون شک باید قبول کرد که در چند دهه آینده استفاده از سوخت‌های فسیلی در خودروها عملا جایی نخواهد داشت. به همین خاطر سرمایه‌گذاری‌های کلان روی تلفیق صفحات خورشیدی در خودروهای جدید یک باید غیرقابل انکار است.

این نگرشی است که ناسا و اسا در برنامه‌های فضایی آتی خود دارند. نسل آتی سیستم‌های حمل و نقل فضایی قرار است انسان را بار دیگر به ماه و در ادامه به مریخ و سایر اجرام منتقل کنند. گرچه فناوری سیستم‌های موتوری این فضاپیماها پیشرفت ماورایی داشته است، اما طراحان نمی‌توانند از پرتوهای خورشیدی و جذب مقادیر قابل توجهی انرژی هنگفت خورشیدی چشم‌پوشی کنند. تصور من این است که در 2 دهه آینده که رقابت فضایی میان قدرت‌های سنتی و تازه ظهور یافته فضایی جهان‌ وارد مراحل تازه‌تری می‌شود، استفاده از فناوری صفحات خورشیدی فاکتوری تعیین‌کننده خواهد بود.

هم‌اکنون چین، ژاپن و حتی هند برنامه‌هایی برای رساندن سیستم‌های رباتیکی و حتی انسان به ماه و سایر اجرام فضایی دارند. در این رقابت آنهایی پیروز خواهند شد که تمرکز خود را بر استفاده از فناوری‌های برتر نظیر سلول‌های خورشیدی جهت تأمین انرژی مورد نیاز در سفرهای طولانی معطوف کنند. در چنین کاربردهایی، طراحی و ساخت سلول‌های خورشیدی که بازده کاری بالایی داشته باشند بیش از هر زمان دیگری به چشم می‌آید. تصور کنید فضاپیمایی را که قرار است چندین سال در منظومه شمسی به حرکت خود ادامه دهد تا به اجرام فضایی نظیر مریخ و حتی فراتر از آن برسد.

گرچه در آفریقا استفاده‌های شخصی از فناوری صفحات خورشیدی بسیار محدود است، اما توجه داشته باشید که سرمایه‌گذاری‌های کلانی در زمینه راه‌اندازی مزارع خورشیدی شده است.

در این مزارع انبوهی از صفحات خورشیدی نصب شده‌اند که با استفاده از آنها برق خورشیدی تولید می‌شود که مصارف بسیار زیادی دارد، اما همان‌طور که شما گفتید باید در جهت بهبود شرایط و افزایش استفاده‌های شخصی از سلول‌های خورشیدی در منازل کارهای بیشتری صورت گیرد. این کار از کانال‌های مختلفی نظیر پرداخت وام‌های بلندمدت و کم‌بهره به افراد جهت کمک برای خرید سلول‌های خورشیدی امکان‌پذیر است.

آینده استفاده از این سلول‌ها کاملا روشن است چون راهی جز این وجود ندارد. پیش‌بینی می‌شود در یک تا 2 دهه آینده بسیاری از صنایع تامین انرژی مورد نیاز برای راه‌اندازی سیستم‌های خود را در صفحات خورشیدی جستجو کنند. همچنین صنایع نوظهوری که در این سال‌ها پدیدار خواهند شد در تامین انرژی مورد نیاز خود توجه جدی به خورشید خواهند داشت.