الطلاء الشمسي لتحويل الأسطح إلى طاقة

لم تعد فكرة الطلاء الشمسي حكرًا على الخيال العلمي، بل أصبحت محور أبحاث علمية متقدمة. تخيل جدارًا أو سطح منزل قادرًا على توليد الكهرباء بمجرد طلائه. لا يشير المصطلح إلى منتج واحد محدد، بل يصف ثلاث تقنيات تجريبية واعدة تحمل إمكانية تحويل الأسطح العادية إلى مصادر للطاقة المتجددة.

الأنواع الثلاثة للطلاء الشمسي

• الطلاء الشمسي لإنتاج الهيدروجين

  طُوّر في جامعة RMIT الأسترالية، حيث يمتص بخار الماء من الجو ويستخدم الطاقة الشمسية لفصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. يعتمد على مزيج من كبريتيد الموليبدينوم الصناعي وأكسيد التيتانيوم لتسهيل التفاعل الكيميائي. ويُعد الهيدروجين الناتج مصدرًا نظيفًا وسهل النقل للطاقة.

• طلاء النقاط الكمومية (الطلاء الكهروضوئي)

  في جامعة تورونتو، ابتكر الباحثون طلاءً يعتمد على نقاط كمومية غروية، وهي جسيمات شبه موصلة نانوية الحجم يمكن ضبط طيف امتصاصها عبر التحكم في حجمها. تتيح هذه التقنية التقاط الضوء بكفاءة أكبر عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية. ورغم أن كفاءتها أقل من الخلايا السيليكونية المتقدمة، إلا أنها توفر تصنيعًا أقل تكلفة مع إمكانية رشها مباشرة على الأسطح.

• خلايا البروفيسكايت بالرش

  تتيح طبيعة البروفيسكايت السائلة إمكانية رشها كطبقات كهروضوئية على الأسطح. وقد عُرضت هذه التقنية لأول مرة عام 2014 بجامعة شيفيلد. وتمثل خيارًا يجمع بين كفاءة مرتفعة وسهولة تصنيع، مع إمكانية منافسة الألواح التقليدية.

التطبيقات المستقبلية للطلاء الشمسي

• تعزيز الأنظمة الشمسية الحالية عبر إضافة طبقات تولد طاقة إضافية للأسطح المزودة مسبقًا بألواح شمسية.

• استخدامه في المركبات مثل السيارات والحافلات لتمكينها من توليد الطاقة مباشرة من الطلاء.

• إمكانية أن يصبح مصدرًا مستقلًا للطاقة، لتزويد المنازل والشركات بالكهرباء دون الاعتماد على الألواح التقليدية، مع تحسن الكفاءة والمتانة.

أهمية الطلاء الشمسي

• استغلال الأسطح المهملة وتحويل الجدران والأسطح والمركبات وحتى الأسوار إلى مصادر لتوليد الطاقة دون الحاجة إلى منشآت كبيرة.

• تحسين الكفاءة وخفض التكلفة، حيث ارتفعت كفاءة خلايا البروفيسكايت من أقل من 4% عام 2009 إلى أكثر من 25% بحلول 2021، فيما تُظهر تقنيات النقاط الكمومية تطورات واعدة.

• تقليل الأثر البيئي، إذ إن تصنيع الطلاء الشمسي يتطلب درجات حرارة منخفضة ومواد أبسط مقارنة بإنتاج الألواح السيليكونية التي تستهلك طاقة عالية.

التحديات القائمة

رغم التقدم، هناك عقبات أساسية تحتاج إلى حلول:

• تحسين المتانة ومقاومة العوامل الجوية مثل الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة وتغيرات الحرارة.

• تطوير معايير تصنيع موحدة وضمان جودة التطبيق.

• النماذج لا تزال تجريبية في المختبرات، بينما ما زال الاستخدام التجاري يحتاج إلى سنوات قبل الانتشار الواسع.