من هو مخترع تقنية ال PERC للخلايا الشمسية التي أحدثت ثورة صناعية في عالم الطاقة الشمسية ؟ ولماذا تم تكريمه بجائزة الملكة إليزابيث للعلوم الهندسية هذا العام؟

ماهي تقنية الPERC؟ 

بقيت صناعة الخلايا الشمسية الكهروضوئية ذات السطح الخلفي المعدني المصنوع من الألومنيوم  Aluminium Back Surface Field (Al-BSF) الأكثر انتشاراً حتى عام 2013, ولكن بعدها بدأت صناعة الخلايا الشمسية الكهروضوئية بتقنيات جديدة بالظهور وهي تقنية الخلايا ذات الباعث الخامل مع الاتصال الخلفي أو مايعرف ب تقنية ال Passivated Emitter Rear Contact (PERC)

و تعد تقنية ال PERC أحد أهم التقنيات للخلايا الشمسية التي أحدثت نقلة نوعية في عالم الطاقة الشمسية الكهروضوئية و كانت سبباً رئيسياً في دفع عجلة نمو صناعة الألواح الشمسية بل و تطوير تقنيات للخلايا الشمسية بكفاءة أعلى أعتماداً على المبادئ التي تم استخدامها في هذه الخلية.

من هم مبتكرو التقنية ولماذا حصلوا على جائزة الملكة إليزابيث؟

حصل مخترعو الخلية الشمسية الكهروضوئية بتقنية ال PERC (أو مايعرف ب الباعث الخامل والخلية الخلفية) على جائزة الملكة إليزابيث للهندسة لعام 2023 هذا الأسبوع ، وذلك تقديراً للدور التحويلي الذي لعبته التقنية في رفع الكفاءة وخفض تكلفة الصناعة في قطاع الطاقة الشمسية الكهروضوئية والتي تعتبر حجر الزاوية في التحول نحو الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم.

حيث قام البروفيسور مارتن جرين ، و البروفيسور أندرو بليكرز ، والدكتور أيهوا وانغ ، والدكتور جيانهوا تشاو (Professor Martin Green, Professor Andrew Blakers, Dr Aihua Wang and Dr Jianhua Zhao) بإجراء بحث لتطوير تقنية الباعث والخلية الخلفية ، مما أدى إلى تحسين جودة كل من الأسطح العلوية والخلفية لخلايا السليكون الشمسية وذلك بإدخال طبقة خلفية خلف الخلية لتعكس الفوتونات إلى الخلية وذلك لإنتاج المزيد من الإلكترونات.

طور Green and Blakers تقنية ال PERC لأول مرة في جامعة نيو ساوث ويلز في عام 1983 ، حيث أنتجوا خلايا بكفاءة 18٪ ، وزادت هذه الكفاءة بعد ذلك إلى 19٪ و 20٪ خلال السنوات التالية. و ترأس كل من  Zhao و Wang هذا العمل البحثي و الذي زاد من الكفاءة على مر السنين في المختبر ، والذي وصل في النهاية إلى الهدف الأولي الذي وضعه Green وهو تحقيق 25٪ في عام 1999.

الجدير بالذكر، أن الباحثون اختارو في بداية الأمر عدم تسجيل براءة اختراع لاكتشافهم و ذلك لأنهم رأوا الفوائد المحتملة التي قد تجلبها لتطوير نمو الطاقة الشمسية الكهروضوئية. و بالفعل هذا ماحدث فقد أدى ذلك إلى مزيد من نمو وتطور صناعة واستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم لتصبح تقنية ال PERC هي تقنية الطاقة الشمسية الأكثر فعالية من حيث التكلفة والجدوى التجارية و المتسقة في العالم. وكل ذلك يعود بالأفضل على الجهود التي بُذلت في مختبر البروفيسور غرين والذي كان سبب في تطوير كفاءة ال PERC منذ 30 سنة من أصل 40 سنة منذ تطويره الأولي.

و مايجب ذكره أن جميع الابتكارات اللاحقة في تقنيات الخلايا الكهروضوئية ، مثل TOPCon (ملامس تخميل أكسيد النفق) ، منذ ذلك الحين  بُنيت على الأسس والمبادئ التي مهدت لها تقنية ال PERC.

و تُمنح جائزة الملكة إليزابيث كل عام للمبتكرين المسؤولين عن تطوير التقنيات التي كانت ذات فائدة عالمية للبشرية. 

و ذكر البروفيسور بعد تكريمه بالجائزة  أنه فخور ويتشرف بأن يشارك هذه الجائزة رفيعة المستوى مع الزملاء أندرو بليكرز وأيهوا وانغ وجيانهوا تشاو. وأنهم كمهندسين ، يسعون باستمرار ليكونوا سبباً لتحسين العالم الذي يعيشون فيه. و نظرًا لأن العالم يواجه تحدي كبير لمحاربة تغير المناخ وزيادة التلوث البيئي فإن يشعر بشغف كبير لبذل المزيد من الجهود لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ومواكبة مسار الحضارة الإنسانية بشكل مستدام دون الضرر بالموارد و الطبيعة. و يأمل أن يكون اختيار تقنية ال PERC التي تفوز بجائزة QEPrize أعين الكثير من الناس على إمكانيات الطاقة الشمسية لحل مشكلة توليد الكهرباء لملايين البشر على وجه الكرة الأرضية.

University of New South Wales