اليابان ترى مستقبلاً مشرقاً للألواح الشمسية فائقة الرقة والمرونة

تي دي تي | طوكيو

تستثمر اليابان بكثافة في نوع جديد من الألواح الشمسية فائقة الرقة والمرونة، وتأمل أن يساعدها ذلك في تحقيق أهداف الطاقة المتجددة مع تحدي هيمنة الصين على هذا القطاع.

تعتبر ألواح البيروفسكايت المرنة مثالية لليابان الجبلية، التي تعاني من نقص في الأراضي المسطحة لمزارع الطاقة الشمسية التقليدية. ومن المكونات الرئيسية لهذه الألواح مادة اليود، وهي مادة تنتجها اليابان بكميات تفوق أي دولة أخرى باستثناء تشيلي.

ويواجه هذا التوجه بعض العقبات: إذ تحتوي ألواح البيروفسكايت على الرصاص السام، كما أنها تنتج حالياً طاقة أقل ولها عمر افتراضي أقصر مقارنة بنظيراتها المصنوعة من السيليكون.

ومع ذلك، ومع هدف الوصول إلى الحياد الكربوني بحلول عام 2050 والرغبة في كسر هيمنة الصين على الطاقة الشمسية، قال وزير الصناعة يوجي موتو في نوفمبر إن خلايا البيروفسكايت هي "أفضل ورقة لدينا لتحقيق كل من إزالة الكربون والقدرة التنافسية الصناعية".

وأضاف: "نحن بحاجة إلى النجاح في تنفيذها في المجتمع بأي ثمن". وتقدم الحكومة حوافز سخية لجذب الصناعة، بما في ذلك دعم بقيمة 157 مليار ين (مليار دولار) لشركة "سيكيسوي كيميكال" لصناعة البلاستيك لإنشاء مصنع لإنتاج ما يكفي من ألواح البيروفسكايت الشمسية لتوليد 100 ميجاوات بحلول عام 2027، وهو ما يكفي لتزويد 30 ألف منزل بالطاقة.

وبحلول عام 2040، تريد اليابان تركيب ما يكفي من ألواح البيروفسكايت لتوليد 20 جيجاوات من الكهرباء، وهو ما يعادل إضافة حوالي 20 مفاعلاً نووياً.

ومن شأن ذلك أن يساعد اليابان في تحقيق هدفها المتمثل في أن تغطي الطاقة المتجددة ما يصل إلى 50 بالمائة من الطلب على الكهرباء بحلول عام 2040.

كسر سقف السيليكون

تتطلع البلاد إلى الطاقة الشمسية، بما في ذلك خلايا البيروفسكايت والخلايا الشمسية القائمة على السيليكون، لتغطية ما يصل إلى 29 بالمائة من إجمالي الطلب على الكهرباء بحلول ذلك الوقت، وهو ارتفاع حاد من 9.8 بالمائة في عام 2023.

وقال هيروشي سيجاوا، المتخصص في تكنولوجيا الطاقة الشمسية من الجيل التالي في جامعة طوكيو: "لزيادة كمية الطاقة المتجددة وتحقيق الحياد الكربوني، أعتقد أنه سيتعين علينا حشد جميع التقنيات المتاحة".

وأضاف في تصريح لوكالة فرانس برس: "يمكن بناء ألواح البيروفسكايت الشمسية محلياً، بدءاً من المواد الخام وصولاً إلى الإنتاج والتركيب. وبهذا المعنى، يمكن أن تساهم بشكل كبير في أمور مثل أمن الطاقة والأمن الاقتصادي".

وتريد طوكيو تجنب تكرار طفرة وانهيار أعمال الطاقة الشمسية اليابانية في الماضي.

ففي أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كانت الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون في اليابان تمثل ما يقرب من نصف السوق العالمية.

أما الآن، فتسيطر الصين على أكثر من 80 بالمائة من سلسلة توريد الطاقة الشمسية العالمية، بدءاً من إنتاج المواد الخام الرئيسية وصولاً إلى تجميع الوحدات.

تُصنع الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون من رقائق رقيقة تتم معالجتها لتتحول إلى خلايا تولد الكهرباء.

ويجب حمايتها بواسطة ألواح زجاجية مقواة وإطارات معدنية، مما يجعل المنتجات النهائية ثقيلة وضخمة.

ومع ذلك، يتم إنشاء خلايا البيروفسكايت الشمسية عن طريق طباعة أو طلاء مكونات مثل اليود والرصاص على أسطح مثل الأفلام أو الزجاج الرقيق.

ويمكن أن يكون سمك المنتج النهائي مليمتراً واحداً فقط، ويزن عُشر وزن الخلية الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون.

تعني مرونة ألواح البيروفسكايت أنه يمكن تركيبها على أسطح غير مستوية ومنحنية، وهي ميزة رئيسية في اليابان، حيث تشكل الجبال 70 بالمائة من مساحة البلاد.

التوليد حيث تُستخدم الطاقة

يتم بالفعل دمج الألواح في العديد من المشاريع، بما في ذلك مبنى في طوكيو مكون من 46 طابقاً سيتم الانتهاء منه بحلول عام 2028.

كما قالت مدينة فوكوكا في جنوب غرب البلاد إنها تريد تغطية ملعب بيسبول مقبب بألواح البيروفسكايت.

وتعمل شركة الإلكترونيات الكبرى "باناسونيك" على دمج البيروفسكايت في ألواح النوافذ.

وقال يوكيشيرو كانيكو، المدير العام لقسم تطوير الخلايا الكهروضوئية من البيروفسكايت في باناسونيك، مشيراً إلى المباني الشاهقة المغطاة بالزجاج المحيطة بمكتب الشركة في طوكيو: "ماذا لو كانت كل هذه النوافذ تحتوي على خلايا شمسية مدمجة فيها؟".

وأضاف كانيكو أن ذلك سيسمح بتوليد الطاقة حيث يتم استخدامها، ويقلل العبء على الشبكة الوطنية.

وعلى الرغم من كل هذا الحماس، لا تزال ألواح البيروفسكايت بعيدة عن الإنتاج الضخم.

فهي أقل كفاءة من نظيراتها المصنوعة من السيليكون، ولها عمر افتراضي يبلغ عقداً واحداً فقط، مقارنة بـ 30 عاماً للوحدات التقليدية.

كما أن الرصاص السام الذي تحتويه يعني أنها تحتاج إلى التخلص منها بعناية بعد الاستخدام.

ومع ذلك، فإن التكنولوجيا تتقدم بسرعة. إذ يمكن لبعض النماذج الأولية أن تعمل بقوة تقارب قوة الألواح المصنوعة من السيليكون، ومن المتوقع أن تصل متانتها إلى 20 عاماً قريباً.