ظلت صناعة توليد الطاقة من الشمس تقلص كلفة الإنتاج على مدار عقود. والآن تركز الصناعة على جعل ألواح توليد الطاقة أكثر قوة. ومع وصول التوفير في إنتاج المعدات مستوى ثابت معين وتعرض الصناعة في الآونة الأخيرة لضغوط من الأسعار المرتفعة للمواد الخام، يعزز المنتجون عملهم لتحقيق تقدم في التكنولوجيا وتصميم مكونات أفضل وتوظيف تصميمات تتزايد تقدما لتوليد المزيد من الكهرباء من مزارع كهرباء بالحجم نفسه. وصرح «شياوجينج صن»، الباحث العالمي البارز في الطاقة الشمسية في مجموعة «وود ماكينزي» لأبحاث الطاقة أن «السنوات العشرين الأولى من القرن الحادي والعشرين شهدت تقلصات كبيرة في أسعار الوحدات لكن سرعة التقلص بدأت تثبت في العامين الماضيين.

ولحسن الحظ، ستقلص التكنولوجيا الجديدة كلفة الكهرباء أكثر». والسعي لإنتاج أدوات أكثر قوة لتوليد الطاقة الشمسية يؤكد مدى أهمية تقليص الكلفة في تحقيق الاستغناء على الوقود الأحفوري. صحيح أن مزارع الطاقة الشمسية أرخص نمطيا من أكثر المحطات تقدما في توليد الكهرباء من الفحم أو الغاز لكن يتعين تحقيق المزيد من التوفير للمزواجة بين مصادر الطاقة النظيفة وتكنولوجيا تخزين الطاقة، وهو المطلوب لتوفير طاقة خالية من الكربون على مدار الساعة. والمصانع الأكبر واستخدام الآلات الأوتوماتيكية ووسائل الإنتاج الأكثر كفاءة حقق الإنتاج الكبير وقلص كلفة العمالة والهدر في المواد في قطاع الطاقة الشمسية.

وانخفض متوسط كلفة إنتاج ألواح توليد الطاقة الشمسية 90% بين عامي 2010 و2020. وتعزيز توليد الطاقة لكل وحدة من الألواح تعني حصول المطورين على الكمية نفسها من الكهرباء من عملية أصغر حجما. وهذا قد يكون حيويا مع عدم انخفاض كلفة الأراضي والإنشاءات والهندسة وغيرها من المتطلبات بالدرجة نفسها التي انخفضت بها ألواح توليد الطاقة.

وقد يكون من المعقول دفع مبالغ إضافية لتكنولوجيا أكثر تقدما. وتظهر بالفعل أنظمة أكثر قوة لتوليد الطاقة. فعلى مدار جانب كبير من العقد الماضي، أنتجت معظم ألواح توليد الطاقة الشمسية 400 وات من الكهرباء كحد أقصى. لكن في بداية عام 2020، بدأت الشركات تبيع ألواح طاقة شمسية تولد 500 وات. وفي يونيو المنصرم، طرحت شركة «رايزن انيرجي»، ومقرها الصين، نموذجا يولد 700 وات. وذكر محللون من وحدة «فيتش سوليوشن» من وكالة «فيتش» للتصنيف الائتماني، في بحث صدر الشهر الماضي أن «الوحدات الأكثر كفاءة وقوة ستقلص الكلفة عبر سلسلة قيمة مشروع الطاقة الشمسية مما يدعم توقعنا لحدوث نمو كبير في القطاع على مدار العقد المقبل».

وإليكم هنا بعض الوسائل التي تدعم بها الشركات تطوير ألواح توليد الطاقة الشمسية. مادة بيروفسكايت: تعد المادة بإنفراجة حقيقية. والمادة أرهف وأكثر شفافية من البلولي سيليكون المستخدم تقليديا. والبيروفسكايت يمكن وضعه كطبقة في نهاية المطاف على ألواح الطاقة الشمسية لتعزيز الكفاءة أو دمجه في الزجاج لجعل نوافذ المباني تولد الطاقة أيضا.

وذكر كيم دوهيونج، الباحث البارز في فريق مشروع بيروفكسايت في مؤسسة «كوريا للكهرباء» وهي من بين شركات كثيرة تجري تجارب على المادة «في نهاية المطاف، ستمكننا هذه التكنولوجيا الجديدة من تحقيق مساهمة كبيرة في تقليص انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري». وواجه استخدام بيروفكسايت في الماضي مشكلات الكلفة والتقنية مما منع إنتاجه على مستوى تجاري.

لكن الآن هناك بوادر على تغير هذا الوضع. وفي مايو الماضي، أعلنت شركة «وكسي أوتمولايت تكنولوجي» خططا عن تدشين خط إنتاج استطلاعي بحلول أكتوبر وبدء الإنتاج الكبير في عام 2023. الألواح ثنائية الوجه: ألواح توليد الطاقة الشمسية غالبا تنتج الطاقة من الجانب المواجه للشمس لكن يمكن أيضا استغلال الكمية الصغيرة من الضوء التي تنعكس على الأرض.

وبدأت الألواح ثنائية الوجه تنتشر عام 2019 مع سعي المنتجين إلى الاستحواذ على أجزاء إضافية من الطاقة عن طريق وضع زجاج بخصائص معينة بدلا من الخلفية المعتمة للألواح. البولي سيليكون السلبي: هناك تغير آخر قد يحقق زيادة في الطاقة وهو التحول من مادة سيليكون إيجابية الشحن إلى ألواح شمسية سلبية الشحن. والمادة سالبة الشحن يجري إنتاجها بتزويد البولي سيليكون بكمية صغيرة من عنصر به إلكترونات إضافية مثل الفسفور. إنها أكثر كلفة لكنها قد تصبح أكثر قوة بنسبة 3.5% من المادة المهيمنة في الاستخدام الآن.

ويتوقع أن يستحوذ المنتج على نصيب من السوق في عام 2024 ثم يهيمن على السوق بحلول 2028، وفقا لموقع «بي. في-تيك» على الإنترنت المتخصص في تغطية معلومات الطاقة الشمسية. والبولي سيليكون فائق النقاء يُصب في سبائك مكعبة ويقسم إلى مربعات شديدة الرهافة تعرف باسم الرقائق وهذه الرقائق يجري توصيلها سويا في خلايا لتشكل ألواحا لتوليد الطاقة الشمسية. رقائق أكبر وخلايا أفضل: في جانب كبير من العقد الماضي، بلغت المساحة المربعة للرقائق الشمسية 156 مليمترا مربعا من البولي سيليكون. الآن، تنتج الشركات مربعات أكبر لتعزيز الكفاءة وتقليص كلفة التصنيع.

ويسعى المنتجون إلى الوصول بمربع الرقائق إلى ما يتراوح بين 182 مليمترا و210 مليمترات. وستزيد حصة السوق للأحجام الأكبر من 19% هذا العام إلى أكثر من النصف بحلول عام 2023، وفقا لقول صن من شركة «وود ماكينزي». صحيح أنها أكثر كلفة في الإنتاج لكنها تولد كمية طاقة أكبر.

* كاتب متخصص في الشؤون العلمية

ينشر بترتيب خاص مع خدمة «واشنطن بوست وبلومبيرج نيوز سيرفس»