طالب دكتوراه يطور كفاءة الخلايا الشمسية ويفتتح شركته

  

ايهاب محمد زايد-مصر

شركة الطاقة الشمسية الناشئة التي وُلدت في مرآب لتصليح السيارات تتفوق على الصين وتحولها إلى لوحات أرخص

 حققت شركة SunDrive ومقرها أستراليا طفرة في المواد تعد بزيادة الكفاءة وخفض تكلفة الألواح الشمسية.فينس ألين وديفيد هو مؤسسا SunDrive فينس ألين وديفيد هو المصدر: SunDrive

 

 مصدر الخلايا الشمسية SunDrive: صن درايف

 منذ حوالي سبع سنوات ، اقتحم فينس ألين المرآب الذي كان يتقاسمه مع بعض زملائه في السكن في إحدى ضواحي سيدني وشرع في محاولة تغيير صناعة الطاقة الشمسية. كان في ذلك الوقت مرشحًا لدرجة الدكتوراه في جامعة نيو ساوث ويلز ، وكانت لديه فكرة لجعل الألواح الشمسية أرخص بكثير: استبدال الفضة باهظة الثمن التي تستخدم عادةً لسحب الكهرباء من الأجهزة بنحاس وفير ورخيص.

 لقد كافحت المختبرات والعمالقة الممولين جيدًا بالفعل مع نفس المحاولة للتخلي عن الفضة. ظل ألين ثابتًا وصمم معداته الخاصة لاختبار فكرة تلو الأخرى في مقطع سريع ، حتى وجد تقنية ناجحة. 

 أثبتت SunDrive Solar ، الشركة التي شارك في تأسيسها في عام 2015 بناءً على هذا البحث ، هذا الأسبوع أنها أنتجت واحدة من أكثر الخلايا الشمسية كفاءة على الإطلاق ، وفقًا لمختبر اختبار مستقل رائد. وفعلت SunDrive ذلك بالنحاس باعتباره المعدن في القلب.

 إذا تمكنت SunDrive من إنتاج تقنيتها على نطاق واسع – وهذا أمر كبير – يمكن أن تقلل الشركة الأسترالية الناشئة تكلفة الألواح الشمسية وتجعل الصناعة أقل اعتمادًا على الفضة. قال ألين ، الذي يبلغ الآن 32 عامًا ، “الشيء الذي يميز النحاس هو أنه متوفر بكثرة وعادة ما يكون أرخص بحوالي 100 مرة من الفضة”.

 يحتج الصرب ضد تعدين الليثيوم ، ومشاكل بيئية أخرى

 إعصار لاري يقضي على الطاقة والأشجار في نيوفاوندلاند

 تايوان تلغي رحلات الطيران مع اقتراب الإعصار

 المناطق الفقيرة في الصين تقلق بشأن العدالة المناخية في Net-Zero Push

 جمعت SunDrive حوالي 7.5 مليون دولار حتى الآن من Blackbird Ventures ومستثمرين آخرين من الأسماء الكبيرة. قام مايك كانون بروكس ، أحد أغنى الناس في أستراليا ، بدعم الشركة الناشئة من خلال Grok Ventures.

  وكذلك فعل رئيس شركة Suntech Power Holdings السابق شي Zhengrong ، والذي يُطلق عليه أحيانًا اسم “Sun King” لدوره الضخم في صناعة الألواح الشمسية. كما تلقت الشركة أكثر من مليوني دولار من خلال منحة من الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة ، وهي هيئة حكومية مكلفة بتعزيز التكنولوجيا الخضراء.

 

 يتم إنشاء حوالي 95 ٪ من الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من رقائق السيليكون. لسحب التيار الكهربائي من الخلايا ، تحتاج عادةً إلى صهرها بملامسات معدنية. لطالما كان الفضة المعدن المفضل لأنه سهل التعامل معه ومستقر للغاية. 

 يعتمد مصنعو الألواح الشمسية على عملية طباعة حريرية مماثلة لتلك المستخدمة في وضع التصاميم على القمصان ، ودفع عجينة فضية سميكة عبر شبكة وعلى خلايا السيليكون الخاصة بهم بنمط ثابت. إذا كنت قد رأيت خلية شمسية عن قرب ، فإن الخطوط الرفيعة الباهتة التي تمر عبرها هي الأقطاب الكهربائية المعدنية.

 يستهلك صانعو الألواح الشمسية الآن ما يصل إلى 20٪ من الفضة الصناعية في العالم كل عام. عندما ترتفع أسعار الفضة ، يمكن أن يمثل المعدن وحده 15٪ من سعر الخلية الشمسية. حتى بعد ارتفاع كبير هذا العام ، يتم تداول النحاس بما يزيد قليلاً عن 9000 دولار للطن في لندن. سيكلف نفس المبلغ من الفضة ما يقرب من 770،000 دولار. ستحتاج صناعة الطاقة الشمسية إلى المزيد والمزيد من الفضة مع استمرارها في الازدهار ، وفي مرحلة ما ، كما يعتقد مؤيدو SunDrive ، من المحتمل أن يؤدي الطلب على المعدن إلى تقييد انتشار الكهرباء الشمسية اللازمة لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

 تكمن المشكلة التي تمنع مصنعي الألواح الشمسية من التخلص من الفضة في أن النحاس لا يصلح لتقنيات التصنيع القياسية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه لا يلتصق جيدًا بالخلايا الشمسية. يتأكسد النحاس أيضًا بسهولة أكبر ، مما يؤثر على قدرته على إجراء التيار.

 

 يستخدم صن درايف النحاس بدلاً من الفضة للتوصيل في خلاياه المصدر: صن درايف

 تتمتع جامعة نيو ساوث ويلز بتاريخ طويل من الاختراقات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، وقد ركز ألين على هذا اللغز النحاسي باعتباره قلب دراساته العليا. وبدلاً من العمل في مختبرات المدرسة ، اعتقد ألين أنه يمكنه إجراء التجارب بسرعة أكبر من خلال إنشاء إعداد للبحث والتطوير في مرآب لتصليح السيارات. لقد أمضى عامين في تجميع الآلات التي تحتوي على مزيج نحاسي سائل من صنعه الخاص والذي يمكن أن يودع الملاط في خلية شمسية بطريقة خاضعة للرقابة.

 قال ألين: “أردت دائمًا اتباع فضولي الخاص وتجربة مجموعة من الأفكار العشوائية المجنونة”. “لقد تطلب الأمر بعض الحذر نظرًا لوجود جيران ، وكنت أتجول في معطف المختبر مع كل هذه المواد الكيميائية.”

 استغرق الأمر مئات التجارب ، لكنه طور في النهاية تقنية تجعل من الممكن لصق خطوط رفيعة من النحاس بأمان على الخلايا الشمسية. بدأ صن درايف مع زميله السابق في السكن ، ديفيد هو ، 33 عامًا ، في محاولة لتسويق التكنولوجيا. الشركة لديها الآن حوالي عشرة موظفين. يتولى هو ، الذي نشأ في الصين وانتقل إلى أستراليا في سن 16 عامًا ، شؤون الأعمال ، بينما يتمسك ألين بالعلوم.

 .

 هذا الأسبوع فقط تلقت صن درايف كلمة رسمية تفيد بأنها سجلت رقماً قياسياً للكفاءة التي يحول بها تصميمها الخاص للخلايا الشمسية الضوء إلى كهرباء. جاءت النتيجة من تحليل أجراه معهد هاملين لأبحاث الطاقة الشمسية (ISFH) ، وهي منظمة ألمانية معروفة بإجراء مثل هذه الاختبارات. رقم الكفاءة – 25.54٪ – لن يعني الكثير للناس خارج صناعة الطاقة الشمسية. لكنها أحد المقاييس الرئيسية التي يتم من خلالها مقارنة الخلايا.

 تصدرت شركات تصنيع الخلايا الشمسية الصينية الكبيرة سجلات الكفاءة لسنوات. شركة Longi Green Energy Technology ، التي باعت 8.4 مليار دولار من تكنولوجيا الطاقة الشمسية العام الماضي وهي واحدة من أكبر الشركات المصنعة في العالم ، احتلت المرتبة الأولى السابقة بنسبة 25.26٪.

  الشركات الناشئة في هذا الجزء من سوق الطاقة الشمسية نادرة بسبب الاحتمال المخيف للمنافسة ضد الشركات العملاقة التي تنتج الخلايا الشمسية بالملايين في المصانع الكبيرة باهظة الثمن. تهيمن الشركات الصينية ، مع سيطرة جماعية على غالبية القدرة العالمية لسلسلة التوريد. قال زاكاري هولمان ، الأستاذ الذي يدرس المواد الشمسية في جامعة ولاية أريزونا: “رأس المال المطلوب لبدء شركة جديدة ضخم ، وحتى في هذه الحالة لا يكون عملًا مربحًا بشكل رهيب”. ومع ذلك ، قال ، هناك عدد قليل من الشركات مثل صن درايف التي تهدف إلى تحقيق اختراقات تقنية قد تمنحها فرصة. سوف يحتاج صن درايف إلى شيء جديد كهذا من أجل المنافسة.

 ستتمثل الخطوة التالية لبرنامج صن درايف في إثبات قدرته على إنتاج خلايا شمسية بكميات كبيرة وبتكلفة زهيدة. قال هولمان: “ما أظهروه حتى الآن هو الأداء العالي في خلية واحدة”. “لم يظهروا 10000 خلية عالية الأداء تنطلق من عملية التصنيع لعدة ساعات.”

 قال ألين وهيو إنهما لم يقررا بعد المسار الدقيق الذي سيسلكانه للمضي قدمًا. من المحتمل أنهم سيحاولون تكوين شراكة مع واحد أو أكثر من الشركات المصنعة الكبرى بدلاً من محاولة بناء أعمال كاملة لألواح الطاقة الشمسية من البداية. قال هو جين تاو: “قد نشتري خلايا شمسية كاملة جزئيًا ثم ننتهي منها بعملية النحاس”.

 قال شي ، مستثمر صن درايف الملقب بـ “Sun King” ، إنه سيكون من الصعب العثور على ما يكفي من الفضة بأسعار معقولة إذا نمت أعمال الطاقة الشمسية كما هو متوقع. على مدى العقد المقبل ، يتوقع أن يرى المصنعون ينتقلون إلى تقسيم 50-50 بين الفضة والنحاس في الخلايا الشمسية. وقال: “التحول إلى النحاس شيء كنا نرغب فيه منذ فترة طويلة ولكن كان من الصعب جدًا القيام به”.

 وتذكر زيارة ألين في مختبره المصنوع منزليًا وتفاجأ بما أنجزه طالب الدكتوراه. قال شي: “كان لديه كل هذه الأدوات والأشياء البسيطة التي اشتراها من أمازون”. “الابتكار مرتبط حقًا بالفرد وفي بعض الأحيان باللحظة المناسبة ، وليس التواجد في شركة كبيرة بها الكثير من الموارد.”