کلید توسعه انرژی خورشیدی

توجه بیشتر به توسعه سلول‌های فتوولتائیک نازک و با قابلیت تولید انبوه با هزینه ارزان، از راهکارهای افزایش فراگیر شدن استفاده از برق خورشیدی است. آینده انرژی خورشیدی به همکاری پژوهشگران و سرمایه‌گذاران برای توسعه و به‌کارگیری همزمان فناوری‌های قدیمی و جدید وابسته است. اگر بتوان با استفاده از چاپگرها سلول‌های فتوولتائیک را به طور انبوه تولید یا چاپ کرد، می‌توان به کاهش بها و همه‌گیر شدن استفاده از آنها امیدوار بود.

از انرژی خورشید به دو روش اصلی می‌توان بهره گرفت؛ از انرژی گرمایی آن می‌توان برای بخار کردن آب و تولید برق یا در گرم‌کردن محیط (ساختمان‌ها، گلخانه‌ها، و...) استفاده کرد. روش دیگر هم تبدیل مستقیم انرژی نور خورشید به برق با سلول‌های فتوولتائیک یا خورشیدی است. برای تولید تمام برق مورد نیاز جهان در یک سال با استفاده از سلول‌های خوشیدی باید فضایی به مساحت صدهزار کیلومترمربع (تقریبا نزدیک به مساحت استان اصفهان) را با آنها پوشاند که کار بسیار دشواری است.

سلول‌های فتوولتائیک رایج که با استفاده از سیلیکون ساخته می‌شوند هم غیرقابل انعطاف هستند و فضای زیادی اشغال می‌کنند. در حال حاضر، سلول‌های فتوولتائیک کوچک، نازک و انعطاف پذیری ساخته شده اند که سبک و نیمه شفاف هستند و برای ساختشان به مواد اولیه کمی نیاز است. این سلول‌ها می‌توانند در محیط‌های کم‌نور، حتی فضای درون ساختمان‌ها، برق تولد کنند. از چنین سلول‌هایی می‌توان در بسیاری از موارد استفاده کرد، از شیشه‌ها و دیوارهای خانه گرفته تا بدنه خودروها، کف خیابان‌ها و حتی تلفن‌های همراه و لباس‌ها. با فراگیرشدن کاربرد این نوع سلول خورشیدی، شیوه تولید انرژی در جهان تغییر می‌کند و در نتیجه تولید مواد آلاینده و گازهای گلخانه‌ای کاهش می‌یابد.

با وجود همه این مزیت‌ها، تولید سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر با مشکلات متعددی ازجمله هزینه ساخت غیررقابتی و بازده پایین روبه‌رو است. برای ساخت بعضی از انواع این نوع سلول به مواد زیانباری مثل فلزات سنگین نیاز است و شیوه تولید آنها نیز به حلال‌های خطرناک احتیاج دارد. بعضی انواع دیگر نیز بازده مناسبی ندارند.

اکنون بخش اعظم پژوهش و سرمایه‌گذاری در حوزه انرژی خورشیدی صرف تولید سلول‌های سیلیکونی رایج می‌شود که بیش از 90 درصد تولید جهانی را به‌خود اختصاص داده‌اند. در صورتی که بتوان بودجه بیشتری به پژوهش‌های مرتبط با سلول‌های انعطاف پذیر اختصاص داد تا بازده آنها افزایش و هزینه تولیدشان کاهش یابد، می‌توان به آینده آنها امیدوار بود. یکی از فناوری‌های مورد توجه در این زمینه تولید انبوه سلول‌های انعطاف‌پذیر با استفاده از چاپگر‌های ویژه است. تاکنون شیوه‌های گوناگونی برای چاپ سلول‌های خورشیدی پیشنهاد شده، اما هر کدام نقطه ضعفی دارد. کارشناسان معتقدند، تنها راه بهبود این فناوری و گسترش کاربرد آن، توجه ویژه دولت‌ها و شرکت‌های خصوصی و افزایش بودجه اختصاص‌یافته به این حوزه است.

منبع: نیچر

احسان حاجیان

جام‌جم