تتطور تقنيات إنتاج الكهرباء من الشمس بوتيرة سريعة جدا وتنخفض تكاليفها بشكل كبير، مما يجعل العلوم الكهروضوئية عنصرًا رئيسيا من عملية التحول في مجال الطاقة.

وبهدف الوصول إلى الحياد الكربوني بحلول منتصف القرن الحالي والحد من الاحترار المناخي عند 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الحقبة الصناعية كما تنص اتفاقية باريس للمناخ، يتعين على سكان الأرض أن يركبوا سنويا حتى العام 2023 كميات من ألواح الطاقة الشمسية تفوق تلك الحالية بأربع مرات، على ما تذكر الوكالة الدولية للطاقة، حسب «فرانس برس».

أما النبأ السار في هذا الشأن فهو أن أسعار ألواح الطاقة الشمسية شهدت انخفاضا كبيرا.

ويشير تقرير أعده علماء من الهيئة الحكومية الدولية المعنية بالتغير المناخي ونُشر بداية العام 2022 إلى أن تكاليف تركيب نظام واحد من الطاقة الشمسية انخفض بنسبة 85% بين العامين 2010 و2019 بينما شهدت أسعار تركيب نظام الطاقة المولدة من الرياح انخفاضا بـ55%.

ويقول غريغوري نيميت، وهو أستاذ في جامعة «ويسكونسن-ماديسون» وأحد مؤلفي التقرير الرئيسيين إن الطاقة الشمسية «تشكل على الأرجح أرخص وسيلة اكتشفتها البشرية لتوليد الكهرباء على نطاق واسع».

نصف كمية الكهرباء
وبدأت الطاقة المتجددة تشهد تطورا في ظل الارتفاع المُسجل بأسعار الوقود الأحفوري والمخاوف المتمحورة على سد الاحتياجات من الطاقة نتيجة الحرب الأوكرانية.

ويشير تقرير لـ«بلومبرغ إن إي إف» إلى أن الاستثمارات العالمية في مشاريع الطاقة الشمسية ارتفعت بنسبة 33% خلال النصف الأول من هذه السنة مقارنة بالفترة نفسها من العام الفائت وحققت 120 مليار دولار. أما المشاريع المرتبطة بالطاقة المولدة من الرياح، فشهدت تزايدا بنسبة 16% ووصل مردودها إلى 84 مليار دولار.

وساهمت خطة الرئيس الأميركي جو بايدن المناخية التي يتوقع أن يقرها مجلس الشيوخ في تعزيز الزخم الحاصل بمجال الطاقة المتجددة، إذ خصصت الخطة 370 مليار دولار من الأموال العامة على شكل حوافز ضريبية لتقليل انبعاثات غازات الدفيئة في الولايات المتحدة بنسبة 40% بحلول العام 2030 (مقارنة بعام 2005).

وكتبت مديرة المؤسسة الأوروبية للمناخ لورانس توبيانا في جريدة «لوموند» الفرنسية، الخميس، إن «خطة بايدن ستؤدي إلى تعزيز مجال تصنيع الألواح الشمسية في الولايات المتحدة».

ويرى نيميت أن الطاقة الشمسية وحدها يمكن أن تنتج نصف كمية الكهرباء في العالم بحلول منتصف القرن الحالي، مشيرا إلى «وجود إمكانات كبيرة» في هذا الشأن.

اكتشاف فرنسي
واكتشف عالم الفيزياء الفرنسي إدمون بيكيريل سنة 1939 التأثير الكهروضوئي الذي يتيح إنتاج الكهرباء من أشعة الشمس.

وطور أول نموذج من الألواح المصنعة من السيليكون في الولايات المتحدة خلال خمسينيات القرن الفائت، بينما أصبحت النسبة الأكبر من الألواح الشمسية تُصنع حاليا في الصين.

وتشير الوكالة الدولية للطاقة إلى أن الألواح الكهروضوئية الجديدة في الأسواق فعالة أكثر بـ20% مما كانت عليه قبل خمس سنوات، ويعود السبب في ذلك إلى استخدام مواد حديثة تعتمد نظامين .

وتشكل بالألواح ذات «الطبقات الرقيقة» أحد أبرز الابتكارات في هذا المجال وهي أرخص من تلك المصنوعة من السيليكون. ويمكن تثبيتها على مختلف أنواع القواعد باستخدام مادة البيروفسكيت التي اكتشفها عالم المعادن الروسي لي بروفسكي في القرن التاسع عشر.

ويرى الخبراء أن هذا الابتكار قد يحدث ثورة في القطاع من خلال زيادة الأماكن التي يمكن فيها إنتاج الطاقة الشمسية، لكن شرط جعل النوع الجديد من الألواح يدوم أكثر من الألواح الحالية، وأن تعمل لفترة تصل أقله إلى عشرين سنة.

وتظهر أبحاث جديدة أن هذه الفكرة قابلة للتطبيق. وفي دراسة نشرتها مجلة «ساينس» في أبريل، أعلنت مجموعة من العلماء نجاحهم في جعل فاعلية الألواح المصنوعة من بيروفسكيت مماثلة لتلك الخاصة بالألواح التي يدخل السيليكون في تصنيعها.

واستخدمت دراسة أخرى نُشرت في مجلة «نيتشر» نموذجا مرادفا يستند إلى استخدام أشباه موصلات من البيروفسكيت لامتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة من الطيف الشمسي، فيما تتولى مادة قائمة على الكربون التقاط الأشعة فوق البنفسجية.