أصبحت خلايا البيروفسكايت الشمسية أقرب من أي وقت مضى إلى تحقيق حلم توليد الكهرباء النظيفة في الفضاء، وهو حلم طالما ألهم علماء الفضاء لسنوات طويلة.

في يوليو 2023، أعلن باحثون من جامعة سيدني الأسترالية عن اكتشافهم لنتائج بحثية مثيرة، حيث أظهروا قدرة خلايا البيروفسكايت على تجديد نفسها في الفضاء عند تلفها، مما يعني أنها قادرة على الاستمرار في توليد الطاقة بشكل مستمر.

وفي يناير 2023، أوضح باحثون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة الأميركية أنهم وجدوا طريقة لحماية خلايا البيروفسكايت في الفضاء، من خلال استخدام طبقة واقية رقيقة من أكسيد السيليكون.

هذه الاكتشافات تمثل خطوات مهمة نحو تحقيق استخدام الطاقة الشمسية في الفضاء بشكل أكثر كفاءة واستدامة، وتفتح أبوابًا جديدة لاستكشاف الطاقة الشمسية كمصدر رئيسي للطاقة في المستقبل.

تطورت شركة ميريدا أيروسبيس الناشئة العاملة في مجال الفضاء نوعًا جديدًا من خلايا البيروفسكايت الشمسية، مخصصة لتطبيقات الفضاء، وتركز بشكل أساسي على تعزيز الأداء والجدوى الاقتصادية للأقمار الصناعية في مدار الأرض المنخفض، هذا ما جاء في بيان نشره الموقع الإلكتروني للشركة.

تعتمد الأقمار الصناعية في مدار الأرض المنخفض عادةً على الألواح الشمسية كمصدر أساسي للطاقة، حيث يتم التقاط أشعة الشمس أثناء تعرض المدار لها لتشغيل الأقمار بطريقة مستدامة.

تقوم خلايا البيروفسكايت الشمسية بتعزيز كفاءة الوزن من خلال تقليل الحاجة إلى عدد كبير من البطاريات، مما يمكن من التشغيل المستقل أثناء الوصول المتقطع إلى ضوء الشمس في مدار الأرض المنخفض.

تُعتبر الألواح الشمسية المصنوعة من مادة “زرنيخيد الغاليوم” والتي تتمتع بكفاءة تقارب 30%، الخيار الأمثل للاستخدام في مجال الطاقة الشمسية الفضائية.

ويتمتع زرنيخيد الغاليوم، وهو مركب كيميائي يتكون من الغاليوم والزرنيخ، بخصائص شبه موصلة فريدة. وتجعل هذه الخصائص الزرنيخيد الغاليوم مادة مثالية للاستخدام في التطبيقات الفضائية، حيث يُمكنه تحمل الظروف القاسية في الفضاء وتحقيق كفاءة عالية في تحويل الضوء الشمسي إلى طاقة كهربائية.

على الرغم من أداء خلايا البيروفسكايت المصنوعة من زرنيخيد الغاليوم الرائع، إلا أنها تواجه تحديات عدة نتيجة لتكاليف التصنيع المرتفعة. هذه التحديات تعود بشكل أساسي إلى ندرة غاز الغاليوم وتعقيد عملية تصنيعه، مما يتسبب في ارتفاع التكاليف.

تلك التحديات الاقتصادية دفعت الباحثين والخبراء إلى استكشاف مواد بديلة وعمليات تصنيع أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية لإنتاج خلايا شمسية عالية الكفاءة.

مزايا البيروفسكايت

خلايا البيروفسكايت الشمسية تظهر مرونة ملحوظة في مواجهة الإشعاع العالي الطاقة في الفضاء، وفقًا لما صرح به مهندس الأبحاث في شركة ميريدا أيروسبيس، أندريا ماركيز، وأوضح ماركيز أن ترتيب بلورات البيروفسكايت يتأثر بدرجات الحرارة الفضائية، مما يزيد قدرتها على امتصاص الضوء، وفقًا لتقرير نشرته منصة الطاقة المتخصصة.

تُعتبر خلايا البيروفسكايت الشمسية تقدُمًا رائدًا في مجال الطاقة الشمسية، نظرًا لكفاءتها المحتملة وخصائصها البصرية الفريدة. يسهل معالجة هذه الخلايا بتقنيات فاعلة من حيث التكلفة، مما يجعلها جذابة للألواح الشمسية الخفيفة الوزن والمرنة والقابلة للتكيف.

وأخيرًا، تُمنح تلك العوامل تقنية البيروفسكايت القدرة على إشعال ثورة في مشهد الطاقة الشمسية، كما تظهر نجاحات مثل عرض البيروفسكايت المرن في محطة الفضاء الدولية، الذي أثبت متانته وجدواها في بيئة الفضاء، مما يعزز الاهتمام بالاستفادة من هذه التقنية في استكشاف الفضاء.