تطوير الألواح الشمسية الملونة يحقق كفاءة عالية لطاقة المباني
تطوير الألواح الشمسية الملونة يحقق كفاءة عالية لطاقة المباني 95% من واجهة شمسية مبتكرة مدمجة في المظهر الخارجي للمبنى بشكل غير مرئي دون أي خسارة كبيرة في الكفاءة
يؤدي تحول الطاقة في ألمانيا وأوروبا وفي جميع أنحاء العالم إلى زيادة الطلب على الألواح الشمسية، إلى جانب إنتاجية الطاقة العالية، تعد الجوانب الجمالية والقبول أيضًا من العوامل ذات الأهمية المتزايدة.
لاستيعاب هذه الاتجاهات، قام فريق من الباحثين من معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE بتطوير عنصر واجهة شمسية مبتكر يمكن دمجه في المظهر الخارجي للمبنى بشكل غير مرئي عمليًا ودون أي خسارة كبيرة في الكفاءة.
مع تطور تقنية الطلاء MorphoColor، قدم الخبراء مساهمة مهمة في توسيع الأنظمة الكهروضوئية المتكاملة في ألمانيا، بالنسبة لهذا المشروع الرائد، سيتم منحهم جائزة جوزيف فون فراونهوفر لعام 2024.
لا تعد الأنظمة الكهروضوئية من ميزات التصميم الشائعة بين المهندسين المعماريين وأصحاب المباني.
الباحثون الدكتور أوليفر هون والدكتور توماس كروير وأندرياس فيسيلز من فراونهوفر ISE، ومقرها في فرايبورغ، شرعوا في تغيير ذلك من خلال تطوير ألواح شمسية ملونة مبهجة من الناحية الجمالية تتميز بألوان ثابتة ومشبعة مع الحد الأدنى من فقدان الكفاءة، بحيث يمكن استخدامها تم دمجها بشكل غير مرئي عمليًا في التصميمات الخارجية للمبنى.
مستوحاة من فراشات مورفو
هناك عاملان حاسمان للألواح الشمسية لاستخدام الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في البناء، أولاً، يجب أن يتصرفوا بصريًا كعنصر ملون تقليدي، وثانيًا، يجب أن يظلوا قادرين على توليد أكبر قدر ممكن من الطاقة، ولمواجهة هذا التحدي، نظر الباحثون إلى الطبيعة بحثًا عن الإلهام، ووجدوه في فراشات المورفو.
يوضح كروير: “إن الهياكل الضوئية ثلاثية الأبعاد الموجودة على أجنحة فراشة المورفو تسمح بتكوين انطباع ملون مكثف ومستقر زاويًا بفضل تأثير التداخل منخفض الخسارة بشكل أساسي”، باتباع هذا النموذج البيولوجي، نجح خبراء Fraunhofer ISE في استخدام عملية التفريغ لتطبيق بنية سطحية مماثلة على الجزء الخلفي من الزجاج الذي يغطي الألواح الشمسية الخاصة بهم، اعتمادًا على البنية الدقيقة، يمكن استخدام هذه الطريقة لإنتاج أغطية زجاجية بألوان مختلفة.
لقد تجاوز نظام طلاء الألواح الشمسية الملونة النموذج البيولوجي من حيث خصائصه.
يوضح Wessels “تؤكد القياسات المستقلة أن الألواح الشمسية الملونة ذات الطلاءات MorphoColor يمكن أن تحقق حوالي 95 % من الطاقة التي توفرها الألواح غير المطلية المماثلة،” وهذا يجعل تقنية MorphoColor متفوقة بكثير على جميع التقنيات المماثلة الأخرى المتوفرة في السوق.
تقنية MorphoColor حل إضافي متعدد الاستخدامات مع إمكانية استخدامه في المستقبل
يمكن استخدام هذا الحل الإضافي مع جميع تقنيات الطاقة الشمسية القياسية المتوفرة تجاريًا بالإضافة إلى التقنيات المتوقعة في المستقبل، بالإضافة إلى إمكانية تصنيعه صناعيًا بتكلفة منخفضة.
تعتبر تقنيات الخلايا والألواح ذات المظهر الموحد مناسبة بشكل خاص، وتشمل هذه الخلايا الشمسية ذات الاتصال الخلفي وتقنية مصفوفة الألواح الخشبية التي تم تطويرها أيضًا في Fraunhofer ISE – وهي طريقة تجميع تذكرنا بجدار من الطوب.
وبدوره يشرح هون: “في تقنية المصفوفة الخشبية، يؤدي الترابط اللاصق الموصل للخلايا الشمسية إلى إلغاء الحاجة إلى موصلات معدنية عاكسة بين الخلايا، مما يؤدي إلى مظهر متجانس، وهذا يعني أن تقنية الخلايا الشمسية تظل غير مرئية تمامًا خلف الطبقة الملونة، “يتيح التكامل البصري الجميل والكامل في الواجهات أو الأسطح”.
مجالًا واعدًا آخر للتنمية
العلامة التجارية MorphoColor مسجلة بالفعل في الاتحاد الأوروبي وسويسرا والصين والولايات المتحدة واليابان وكوريا الجنوبية.
تم منح الترخيص في عام 2023 لشركة Megasol Energie AG ومقرها سويسرا، وهي شركة أوروبية رائدة في إنتاج الألواح الشمسية وأنظمة التركيب على الأسطح والواجهات والتي تقوم حاليًا بتأسيس تقنية MorphoColor في السوق.
يعد دمج الألواح الشمسية في المركبات مجالًا واعدًا آخر للتنمية.
قدمت شركة Fraunhofer ISE أسطح وأغطية سيارات زجاجية مع ألواح شمسية MorphoColor مدمجة في معرض IAA التجاري للسيارات.
أبدت جميع شركات تصنيع السيارات الألمانية الكبرى اهتماما كبيرا بالتكنولوجيا الجديدة .
