هذه الألواح الشمسية ذات الرقيقة الرقيقة خفيفة للغاية يمكنك ارتداءها

مع درجات حرارة الصيف في أوساكا ، اليابان ، ترتفع أقرب إلى 100 درجة فهرنهايت ، الموظفين في Expo 2025 يتغلبون على الحرارة مع سترات فائدة مدعومة بالشمس.

تم تطويرها من قبل شركة Toyota Group Company Toyoda Gosei ، بالتعاون مع شركة Enecoat Startup و Seiren Seiren ، تم تجهيز سترات المرافق بألواح شمسية مرنة للغاية تزن أقل من أربعة غرامات لكل منها-أخف من ورقة واحدة-ومشجعات رقبة القوى للحفاظ على برودة مرتديها.

هذه “الأفلام” الشمسية ليست مثل لوحات السيليكون المثبتة على الأسطح أو المزارع الشمسية ، والتي تمثل 98 ٪ من سوق الطاقة الشمسية اليوم. بدلاً من ذلك ، فهي مصنوعة من Perovskites ، وهي عائلة من البلورات التي تشترك في نفس الهيكل المميز.

الخلايا الشمسية Perovskite أخف وزنا ، أرخص لإنتاجها ، ويمكن ضبطها لامتصاص مجموعة أوسع من الضوء ، بما في ذلك مرئية وقريبة من الأشعة تحت الحمراء. يقول شينيشيرو فوكي ، مدير فريق تويودا جوزيه خلف السترة: “يمكن توجيه الاتهام إلى” تحت الظل ، في الطقس الممطر والغيوم “.

في المختبر ، حقق فيلم Enecoat الشمسي كفاءة بنسبة 21.2 ٪ ، وهذا يعني أن حوالي خمس الطاقة الشمسية يتم تحويلها إلى الكهرباء. الآن ، يتم اختباره في ظروف العالم الحقيقي في المعرض.

يقوم الفريق بجمع البيانات يوميًا حول كيفية استجابة لظروف المناخ المختلفة ، مثل الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة ، بالإضافة إلى أداء بطارية الهاتف المحمول التي تتصل بها ، والتي من المتوقع شحنها بالكامل في خمس إلى 10 ساعات.

وفقًا لـ Fuki ، فإن المشروع هو “مبادرة عالمية” لدمج خلايا Perovskite الشمسية في أجهزة قابلة للارتداء. ويضيف: “نأمل أن يستخدم الأشخاص الذين يعملون في بيئة حيث لا يمكنهم الحصول على الطاقة بسهولة بدون الطاقة الشمسية وارتداءها”.

الطاقة الشمسية منخفضة الإضاءة

يمكن العثور على Perovskites في الطبيعة أو صنع في المختبر ، وقد تم عرض استخدامها في الخلايا الشمسية لأول مرة في عام 2009 من قبل الباحثين في اليابان.

في إعدادات المختبر ، حقق Perovskites كفاءة تحويل الطاقة بأكثر من 26 ٪-حوالي نفس الألواح الشمسية السيليكون الأكثر أداءً اليوم ، والتي تكاد تصل إلى حد كفاءتها.

يقول Tamotsu Horiuchi ، المدير وكبير موظفي التكنولوجيا في Enecoat Technologies ، إن واحدة من أعظم مزايا Perovskites هي قدرتهم على “توليد الطاقة في الداخل أو في بيئات منخفضة الإضاءة”.

يقول Horiuchi: “عندما تكون في الداخل ، بدلاً من أشعة الشمس ، سيتم استخدام ضوء مصابيح LED أو مصابيح الفلورسنت أو الأضواء المماثلة لإنتاج الطاقة”. ولأنها أكثر مرونة وخفيفة الوزن من ألواح السيليكون ، “يمكننا تثبيت الألواح الشمسية حتى في الأماكن التي كان مستحيلًا من قبل” ، كما يضيف – مثل الأسطح التي لا يمكن أن تدعم الألواح الشمسية السيليكون ، والتي يمكن أن تصل إلى حوالي 50 رطلاً (23 كيلوغرامًا).

ليست السترات التوضيح الوحيد لبيروفسكيت في المعرض: قامت شركة Saule Technologies البولندية بنشر خلايا شمسية منحنية في “أعمدة ذكية” تُظهر أضواء شارع Power Street ، وكاميرات الأمن ، واللافتات الرقمية والشحن اللاسلكي ، وشركة Sekisui Chemical اليابانية التي تُظهر فيلمها المحلي ذو اللصوص الواحدة على سطح الحافلات.

في جناح مجموعة Panasonic ، تم تحويل الخلايا الشمسية Perovskite التي تحدّش بين طبقات من الزجاج لتوفير متانة إضافية إلى واجهة فنية لعرض الإمكانات الجمالية للتكنولوجيا.

يقول Yoshiteru Hara ، المدير الفني لـ Panasonic Pavilion في Expo 2025 Osaka: “يصعب تثبيت الألواح الشمسية الحالية (السيليكون) في مساحة المعيشة لدينا”. “نحن بحاجة إلى تحقيق توازن بين التصميم وكفاءة توليد الطاقة.”

عالي الطاقة ، قصيرة الأجل

تستثمر اليابان بكثافة في تكنولوجيا Perovskite لتحقيق أهداف طموحة لتوليد 20 جيجاوات من الطاقة الشمسية بحلول عام 2040 ، وهي القوة المكافئة التي تنتجها حوالي 20 من محطات الطاقة النووية. الأمة هي ثاني أكبر منتج لليود في العالم ، وهو مكون رئيسي في بيروفسكيت ، والحد من التضاريس الجبلية في البلاد من التنمية المحتملة للمزارع الشمسية التقليدية ، والتي تتطلب كميات هائلة من الأراضي المسطحة.

ومع ذلك ، على الرغم من المزايا ، فإن Perovskites يتحلل بشكل أسرع من السيليكون عند تعرضه للحرارة أو الرطوبة أو الأشعة فوق البنفسجية ، وفقدان الكفاءة في غضون بضع سنوات أو أشهر أو حتى أسابيع.

تقول الدكتورة هشيني بيريرا ، زميلة أبحاث الدراسات العليا في معهد التكنولوجيا المتقدم بجامعة ساري ، حيث تدرس بيروفسكيت: “إن الجميع يعملون الآن على الاستقرار: هذا هو الشيء الوحيد الذي يفتقر إليه Perovskites ولا يزال لديهم مقارنة بالسيليكون” ، حيث تدرس Perovskites.

يقول بيريرا ، الذي اكتشف أبحاثه الحديثة أن أبحاثها التي اكتشفت طريقة يمكن أن تزيد من عمر المادة ، إن الباحثين يستكشفون طرقًا مختلفة لجعل Perovskites أكثر متانة ، مثل إضافة “عوامل الاستقرار” أو تغليف الفيلم في طبقات واقية ، مثل Glass ، كما اكتشف أبحاثها الحديثة طريقة يمكن أن تزيد من عمر المادة عشرة أضعاف.

تحد آخر من Perovskites هو أنها تحتوي على الرصاص ، وهو سامة. أظهرت الدراسات أنه إذا تالفة ، فقد يشكل ذلك خطرًا بيئيًا ، لكن بيريرا تقول إن إمكانية تسرب الرصاص منخفضة للغاية ، لا سيما مع طرق التغليف القوية.

على الرغم من أن الخلايا الشمسية التي تستخدم Perovskite فقط قد لا تزال لديها طريق طويل إلى التسويق ، إلا أنها تعمل بالفعل على تحسين اللوحات الحالية: في العام الماضي ، أطلقت شركة Oxford PV ، وهي شركة من قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد ، أول ألواح تجارية بيروفسكايت-على سيليكونون في الولايات المتحدة ، والتي تصل إلى 20 ٪ من خلايا السيليكون المنقولة.

يقول بيريرا: “إنها خطوة هائلة للأمام لبيروفسكيت”.

يقول Horiuchi ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في Enecoat ، إن قدرة Perovskite على جلب توليد الطاقة إلى المناطق الحضرية ، أقرب إلى مكان استخدامها ، ستجعل المدن المستقبلية أكثر كفاءة.

يقول Horiuchi: “من الأكثر فاعلية استخدام الكهرباء المتولدة مباشرة هناك (في الموقع) لتشغيل المبنى نفسه” ، مضيفًا: “الشيء نفسه صحيح بالنسبة للملابس. أعتقد أن أفضل طريقة لاستخدامها هي … على ساعة ذكية أو هاتفك الذكي. أعتقد أنه سيكون من الجيد تطويره بهذه الطريقة.”

تقارير إضافية من قبل Yumi Asada ، CNN.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com