ماهو الطلاء الشمسي الكهروضوئي! وكيف يمكن استخدامه لإنتاج الطاقة الكهربائية!

مع بداية العام 2023 بدأت الصناعات الأمريكية للطاقة الشمسية نشاطاً استثمارياً جديداً, حيث استثمرت فيه عشرات المليارات من الدولارات, وسيشكل هذا النشاط ثورة في مجال إنتاج الطاقة الكهروضوئية.

الطلاء الشمسي, هو الابتكار الثوري الجديد الذي يقوم بإنتاج الطاقة الكهربائية بجانب كونه طلاء.

تصوّر أن المبنى بالكامل سيصبح قادراً على إنتاج الطاقة الكهروضوئية وليس سطحه فقط. ببساطة, يمكنك طلاء الأسطح والجدران بطلاء قادر على إنتاج الطاقة الكهربائية.

أولاً: أنواع الطلاء الشمسي:

يمكننا التمييز بين ثلاثة أنواع من الطلاء الشمسي:

1- هيدروجين الطلاء الشمسي:

قام فريق من الباحثين من معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا (RMIT) بتطوير طلاء شمسي قادر على إنتاج الطاقة الكهربائية من بخار الماء. حيث يعمل الطلاء عن طريق امتصاص الرطوبة من الهواء واستخدام الطاقة الشمسية لتفكيك جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين, ويمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين لإنتاج طاقة نظيفة.

يحتوي هذا الطلاء على مادة مطوّرة حديثاً وهي الموليبدينوم-كبريتيد الصناعي, القادر على امتصاص الرطوبة من الهواء بشكل مشابه لجيل السيليكا, كما أنّه يحتوي على أكسيد التيتانيوم, والذي هو مادة تتواجد ضمن الطلاء عادةً. يساعد أكسيد التيتانيوم الطلاء على استخدام الطاقة الشمسية لتفكيك الرطوبة الممتصة إلى جزيئات الهيدروجين والأكسجين, ليتم لاحقاً استخدام الهيدروجين لإنتاج طاقة نظيفة.

2- الخلايا الشمسية الغروية ذات النقاط الكمومية (الطلاء الكهروضوئي):

تمّ تطوير هذا الطلاء في جامعة تورنتو, وهو عبارة عن خلايا كهروضوئية أنصاف نواقل نانوية قادرة على التقاط الضوء وتحويله إلى تيار كهربائي, وهي أقل تكلفة في التصنيع من الخلايا الشمسية الكهروضوئية, وتمتلك كفاءة أعلى بنسبة تصل لـ 11%, كما أنها قادرة على تغيير طيف الامتصاص عن طريق تغيير حجم النقطة الكمومية.

3- طلاء البيروفسكايت الشمسي:

المادة الأساسية في هذا الطلاء هي معدن البيروفسكايت, والتي سميت على اسم عالم المعدن الروسي ليف بيروفسكي. تشتق مادة البيروفسكايت من معدن أكسيد التيتانيوم والكالسيوم, ورغم أنّه قد اكتشفت بنية هذه المادة لأول مرّة في العام 1839, إلّا أنّه لم يتم إطلاق أول تطبيق للبيروفسكايت لإنتاج الطاقة الكهروضوئية إلّا قبل عشرة أعوام فقط. وأهم ما يميّز خلايا البيروفسكايت الكهروضوئية أنها يمكن أن تتخذ شكل السائل, ما يجعلها مثالية للطلاء الشمسي.

في الواقع, طوّر الباحثون طريقة لرش خلايا البيروفسكايت السائلة على الأسطح, تعرف باسم بخاخ الخلايا الشمسية, وقد تمّ تطوير أوّل خلية شمسية كهروضوئية تعمل بالرش في جامعة شيفيلد في العام 2014.

ثانياً: مستقبل الطلاء الشمسي:

يمكن إضافة الطلاء الشمسي إلى تجهيزات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموجودة حالياً, مما قد يساهم في تحسين إعداداتها, فيمكن للأشخاص الذين يمتلكون ألواحاً شمسيةً كهروضوئيةً إضافة مصدر جديد للطاقة لديهم من خلال طلاء أسطحهم وجدرانهم بالطلاء الشمسي. كما يمكن طلاء السيارات والمركبات بالطلاء الشمسي, بحيث تصبح قادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية.

تتمتع تقنيات الطلاء الشمسي التي تمت مناقشتها هنا بالقدرة على إحداث ثورة كاملة في صناعة الطاقة المتجددة. ويمكن للطلاء الشمسي من أي نوع أن يجعل أنظمة الطاقة الشمسية متواجدة في كل مكان حول العالم, كل سقف لديه القدرة على الطلاء الشمسي, لكن، للأسف، هذا الواقع في المستقبل وما زلنا بعيدين عن التطبيقات التجارية لتكنولوجيا الطلاء الشمسي.