Top

استكشاف طرق جديدة لتحويل الطاقة الشمسية

استطاع مؤتمر أبحاث جامعة الملك عبدالله : "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية" أن يجمع باحثي جامعة الملك عبدالله جنباً إلى جنب مع زملائهم في العالم لمناقشة أبرز الاتجاهات في تطوير استخدام الطاقة الشمسية عالمياً في الفترة من ٢٥ إلى ٢٧ فبراير. صورة ملفّ.

بقلم: ديفيد ميرفي، أخبار جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية

استطاع مؤتمر "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية" أن يجمع باحثي جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) جنباً إلى جنب مع زملائهم في العالم لمناقشة أبرز المستجدات في تطوير استخدام الطاقة الشمسية عالمياً. فقد انعقد المؤتمر متعدد التخصصات، الذي نظمه مركز جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية للطاقة الشمسية، في الفترة من 25 إلى 27 فبراير، بهدف دمج مجموعة متنوعة من والأفكار والنتائج والبحوث مع التقنيات الناشئة في مجال الطاقة الشمسية.

تمحور المؤتمر حول ثلاثة محاور: العوامل التي تحد من الأداء والتحديات في تقنيات تحويل الطاقة الشمسية؛ المقاربات التآزرية الناشئة؛ ومنهجيات التغلب على محدّدات الأداء الحالية. وقام علماء من مختلف التخصصات، بما فيها الكيمياء والفيزياء وعلوم المواد، بمناقشة وتقييم الأبحاث الفوتوفولتية والفوتوكيميائية والفوتوتحليلية خلال المؤتمر.

مستقبل طاقة تعاوني

إيف غنانو، عميد قسم العلوم والهندسة الفيزيائية في الجامعة، يلقي كلمة ترحيبية خلال مؤتمر أبحاث جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية: "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية". صورة ملفّ.

ألقى إيف غنانو، عميد قسم العلوم والهندسة الفيزيائية في الجامعة، وأستاذ الكيمياء المتميز، كلمة ترحيبية توجّه فيها بالشكر إلى منظمي المؤتمر على استقطابهم مجموعة واسعة من المتحدثين الجريئين، وألقى الضوء على مساهمات جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية في أبحاث الطاقة الشمسية في المملكة، وما تقدّمه من دعم في هذا المجال.

قال غنانو: "أظهرنا، منذ انطلاقة الجامعة، التزاماً قوياً بالطاقة الشمسية. وأستطيع أن ألحظ بعض التغييرات الدراماتيكية في مجال الطاقة الشمسية. فالمملكة العربية السعودية تدخل العصر الشمسي، ونحن سنركز على مسألة الحرارة المرتفعة لأننا موجودون في المملكة، ونحن نريد دعمها".

ومن جهته، أوجز البروفسور إيان مكولوش، مدير مركز جامعة الملك عبدالله للطاقة الشمسية، الدور الذي يلعبه المركز في مخرجات الجامعة البحثية وأهدافها المستقبلية. كما شدد على الطبيعة الدولية التعاونية للمركز والجامعة ككل.

قال مكولوش: "جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية جامعة متعاونة للغاية، ونريد فيها توسيع نطاق تفاعلنا العالمي. أما في المركز، فإننا نطمح إلى أن نكون مركزاً تطبيقياً. لدينا مرافق وكوادر ممتازة ونريد التعاون لحل المشاكل الشمسية إقليمياً وعالمياً".

البروفيسور إيان مكولوش، مدير مركز جامعة الملك عبدالله للطاقة الشمسية، يتحدث خلال مؤتمر أبحاث جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية". صورة ملف.

وأضاف: "نحن نبتكر علمياً وتكنولوجياً في مجال تحويل الطاقة الشمسية. ونوفّر، في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، بيئة رحبة للبحوث متعددة التخصصات والتدريب والإبداع. لسنا مركزاً افتراضياً، بل نتمتع بحضور مادي وبقدرات عالمية رائدة".

كما تحدث رئيس المؤتمر، البروفيسور ستيفان دي وولف، أستاذ علم المواد في جامعة الملك عبدالله والتقنية، وتناول هدف المؤتمر المتمثّل في تعزيز التعاون بين الباحثين.

وقال دي وولف: "ما نودّ تحقيقه في هذا المؤتمر هو ربط الناس من مختلف المجالات لخلق مساحة للتعاون".

البروفيسور ستيفان دي وولف، الأستاذ المشارك في علوم وهندسة المواد ورئيس مؤتمر: "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية"، متحدثاً خلال المؤتمر. صورة ملف.


بناء حقل الطاقة الشمسية

افتتح اليوم الثاني من المؤتمر البروفيسور إدوارد سارجينت، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة تورونتو، حيث قدّم عرضاً حول كيفية سيطرة السيليكون على سوق الطاقة الشمسية الكهرضوئية.

حمل عرض سارجنت عنوان: "زيادة السليكون باستخدام النقاط الكمومية الغروانية والبيروفسكايت"، قدمّ فيه شرحاً مفصلاً عن التقدّم الذي أحرز في خلايا بيروفسكايت الأمامية كبيرة الحجم والخلايا الخلفية صغيرة الحجم القائمة على مواد صلبة ذات نقاط كمومية غروانية.

وقال سارجنت: "كانت هناك خطوات هائلة لبناء حقل الطاقة الشمسية على مدى السنوات القليلة الماضية. ونشعر، من خلال دراساتنا، أن الحقل يحتاج إلى تجاوز الاختبار القائم على النيتروجين، فثمّة حاجة لخلايا بيروفسكايت قادرة على تحمل الهواء. نريد أن نحد من العيوب وأن نستنبط طرقاً للاستفادة من الطاقة، خاصة عندما تتبقّى طاقة غير مستغلة على الشبكة".

وتناول البروفيسور جويل آجر، الأستاذ المساعد في قسم علوم المواد والهندسة في جامعة كاليفورنيا، بالتفصيل كيف يمكن في المستقبل أن يوفر الوقود المتجدد بالطاقة الشمسية والكيماويات السلعية بديلاً للاستخدام الحالي غير المستدام للوقود الأحفوري.

وقال آجر: "إن تطوير الخلايا الشمسية الكهرضوئية في جميع أنحاء العالم طموح للغاية، وهناك ما يقرب من 100 بالمئة من السيناريوهات المتجددة تحتاج إلى تخزين الطاقة".

وأضاف: "إن الوقود الهيدروكربوني لا مثيل له في قدرته على تخزين الطاقة، وهذا ما نريد أن نجعله متجدداً في المستقبل. نريد توضيح ما يمكن أن يكون عليه مستقبل الطاقة. نتخيل إضافة خلايا شمسية كبيرة جداً إلى مزارع الهيدروجين".

البروفيسور إدوارد سارجينت، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة تورونتو، يفتتح اليوم الثاني من مؤتمر "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية". صورة ملف.

 ​

بحث واسع النطاق

خلال جلسة بعد الظهر من اليوم الثالث للمؤتمر، أوجز البروفسور هنري سنيث من جامعة أكسفورد بحثه وبحث فريقه بشأن الإلكترونيات البصرية، وتحديداً الأجهزة العضوية والهجينة والبروفسكايت في مختبر كلارندون لفيزياء أكسفورد.

وقال سنيث: "يمكن تتبع الكثير من القضايا في مسألة التفاعل بين الخلايا الشمسية. إذا كنت تستطيع تثبيت البروفسكايت غير العضوي، فسيكون ذلك خطوة كبيرة إلى الأمام. إننا نريد معرفة كم يمكن لكل هذه الخلايا أن تستمر، ونريد أن نحدد أين يمكننا أن نذهب مع التقنية اليوم".

ثم ناقش الدكتور هارالد آدي من مختبر الإلكترونيات والكربون الإلكتروني في جامعة ولاية كارولينا الشمالية، نمو حقل الخلايا الشمسية العضوية. وحدّد الخلايا الكهرضوئية العضوية كمجال يجب أن تتجه إليه الطاقة الشمسية.

طلبة جامعة الملك عبدالله، زملاء بعد الدكتوراه، وأعضاء هيئة التدريس والضيوف، يستمعون إلى عرض تقديمي خلال "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية". صورة ملف.

وأضاف: "لا تزال الخلايا الشمسية العضوية-البوليمرية تمثّل تقنيّةً واعدة لتحويل الطاقة. يوجد مورفولوجيا أكثر تعقيداً في الأجهزة الشمسية المطبوعة، ويمكن استخدام الخلايا الكهرضوئية الانتقائية ذات الطول الموجي لاستخدام الطاقة الشمسية في الدفيئات المتكاملة التي تعمل بالطاقة الشمسية. وعلى مدى السنوات القليلة الماضية، كان انتشار مرنان الأشعة السينية (R-SoXS) مفيداً جداً. ويمكن قياس المعلمات المورفولوجية من خلال أداة فريدة من نوعها وهي هذا المرنان".

دعم الجيل المقبل

وفر المؤتمر متعدد التخصصات مساحة عرض فيها الطلبة وزملاء ما بعد الدكتوراه أبحاثهم في المجالات ذات الصلة. تضمنت فعاليات ما قبل المؤتمر في 25 فبراير برامج تعليمية ركّزت على أساسيات تحويل الطاقة الشمسية، ومناقشات مكرسة للتخطيط المهني المبكر، وكتابة الأبحاث والمقترحات للباحثين الشباب.

المؤتمر البحثي: "مقاربات في تحويل الطاقة الشمسية"، جمع في الحرم الجامعي باحثين من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية مع زملائهم في العالم في الفترة بين 25 و27 فبراير، لمناقشة اتجاهات الطاقة الشمسية العالمية. صورة ملف.

 ​
وشملت الفعاليات التي ركزت على الطلبة "جلسة ملصقات"، وجلستي "متحدث شاب"، وورشة عمل حول كتابة المقالات العلمية ونشرها.

أقيمت "جلسة الملصقات" وجلستا "متحدث شاب" تحت رعاية الجمعية الملكية للطاقة الكيميائية والعلوم البيئية، وبرنامج التعاون الصناعي في جامعة الملك عبدالله (KICP)، ومكتب الشراكات الصناعية، ونيتشر للطاقة، على التوالي.