تطوير الطاقة النظيفة: الذكاء الاصطناعي سيساعد في إنشاء مواد جديدة للخلايا الشمسية

[إعلان 1]

تم تقديم المعلومات المذكورة أعلاه في ندوة "مواد لمستقبل مستدام" التي عقدت خلال أسبوع العلوم والتكنولوجيا لمؤسسة VinFuture 2024 صباح يوم 4 ديسمبر في هانوي.

قال البروفيسور مارتن جرين، المدير المؤسس لمركز الطاقة الشمسية المتقدمة في جامعة نيو ساوث ويلز (أستراليا)، وعضو مجلس جائزة فين فيوتشر، إن التكنولوجيا المستخدمة في تصنيع الخلايا الشمسية تغيرت كثيرًا في العقد الماضي. ارتفعت كفاءة الألواح من 16% إلى 21.6%. تتطور تقنيات تصنيع الخلايا الشمسية بسرعة مع 4 أشكال رئيسية: Topcon، HJT، IBC، Perc.

وبحسب قوله، فإن الخلايا الشمسية السيليكونية هي مادة أساسية موثوقة وشائعة وفعالة. على مدى العقد الماضي، انخفض سعر الألواح الشمسية بشكل كبير، من 1 دولار/واط في عام 2009 إلى 0.10 دولار/واط اليوم. وارتفعت كفاءة الألواح الشمسية أيضًا من 16% إلى 21.6%، وذلك بفضل تطبيق التقنيات المتقدمة مثل TOPcon وHJT وIBC وPERC.

وقال إنه "مع وصول الطلب العالمي على الطاقة إلى 1 تيراواط (TW) العام المقبل، سيواصل السيليكون لعب دور رئيسي بفضل قدرته على توفير تصنيع منخفض التكلفة"، مضيفًا أنه في حين أن السيليكون مادة متفوقة، إلا أنه لتحقيق أداء أعلى، من الضروري إيجاد طرق لدمجه مع مواد أخرى.

وبحسب البروفيسور جرين، فإن تكديس طبقات من مواد مثل البيروفسكايت قد يعزز الكفاءة من 30% إلى 40%. ومع ذلك، يجب أن تلبي المادة المركبة المتطلبات التالية: أن تكون متاحة بسهولة، وغير سامة، ومتوافقة مع السيليكون.

وتوقع أن يشكل تطوير مواد جديدة للخلايا الشمسية عاملاً أساسياً لتعزيز تطبيقات الطاقة الشمسية على نطاق واسع، ما يساهم في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري والتحرك نحو مستقبل الطاقة النظيفة. وأضاف أن "الثورة الثالثة في مجال الطاقة قد تكون الثورة الشمسية، مع وجود مواد جديدة قادرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بكفاءة غير مسبوقة وتكلفة منخفضة" .

ويوصي البروفيسور السير ريتشارد هنري فريند، من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة، بالتحول من الفضة إلى معادن أكثر شيوعاً مثل النحاس في إنتاج الخلايا الشمسية. ويساعد هذا على تقليل الاعتماد على المعادن الثمينة ويضمن مصدرًا مستدامًا.

واستشهد الخبير بمثال لجامعة في هونج كونج (الصين) تطبق الذكاء الاصطناعي للمساعدة في تقليل الوقت في عملية المحاكاة الحاسوبية للمواد، وترتيب طبقات مختلفة على السيليكون، وتوفير اتجاهات بحثية توفر الكثير من الوقت، وإنشاء اختصارات في أبحاث المواد. وقال "أنا أؤيد دور الذكاء الاصطناعي في البحث" .

لا يكمن مستقبل الطاقة الشمسية في تحسين المواد فحسب، بل أيضًا في تطبيق تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي. تقوم الذكاء الاصطناعي بمحاكاة المنتجات المادية وفحصها وتحسين عمليات التصنيع، مما يوفر الوقت والتكاليف.

قالت البروفيسورة مارينا فرايتاج، الباحثة في الجمعية الملكية بجامعة نيوكاسل (المملكة المتحدة)، إنه عند تطوير مواد جديدة، فإنها قابلة للتكيف ولكنها تتغير أيضًا بمرور الوقت.

وتقترح دمج البيروفسكايت - وهي مادة محتملة ذات أداء يشبه السيليكون وقابلية جيدة لإعادة التدوير. إن الجمع بين البيروفسكايت والسيليكون لا يقلل فقط من كمية السيليكون المطلوبة بنسبة تصل إلى 80%، بل يزيد أيضًا من كفاءة الإنتاج ويقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وكمية الأراضي الزراعية اللازمة لأنظمة الخلايا الشمسية.

واتفق البروفيسور نجوين ثوك كوين من جامعة كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية مع آراء الخبراء، مشيرا أيضا إلى أن الذكاء الاصطناعي يحتاج إلى أن يسير جنبا إلى جنب مع اعتبارات استخدام الطاقة ومراكز البيانات. ويعد توحيد البيانات وتحسين جودة إدخال المعلومات أمرًا ضروريًا أيضًا لفعالية الذكاء الاصطناعي.

ها كوونغ

[إعلان 2]
مصدر