טכנולוגיית התאים הפוטו-וולטאיים להפקת אנרגיה חסכונית ולא מזהמת מקרינת השמש, משתרכת זמן רב מאחור. כעת, היא זוכה לפיתוח המגביר את כושר התחרותיות שלה
ג'ורג' מסר, סיינטיפיק אמריקן
הברזילאים מתלוצצים תמיד שארצם היא ארץ העתיד – והיא לעולם תישאר כזאת. כך הדבר גם לגבי אנרגיה סולרית, שהייתה מאז ומעולם הטכנולוגיה הירוקה האולטימטיבית של המחר. אך ייתכן שהשמש סוף כל סוף זורחת: השוק הפוטו-וולטאי אמנם קטן, אך הוא גדל במהירות: בשיעור של יותר מ-60% ב-2004. מחיר קילוואט-שעה שאפשר להפיק היום מציפוי גג הבית בתאים סולריים, בחישוב הלוקח בחשבון את אורך החיים המשוער של המערכת, הוא רק כ-20 סנט, מחיר המתקרב למחיר החשמל שמשלמים רוב בתי האב.
טכנולוגיה מבטיחה במיוחד שהופיעה בשנות ה-90 הייתה יצירת תאים סולריים מפלסטיק שבו נעוצים גבישים בסדר גודל ננומטרי. עם זאת, אפילו התקני חומר-מרוכב אלה היו מוגבלים לבליעת אור נראה. ב-2005, קבוצה בראשות אדווארד א' סרג'נט באוניברסיטת טורונטו התאימה תאים סולריים גם לקליטת אור אינפרה-אדום. תערובת של חלקיקי עופרת גופרית בגודל של כמה ננומטרים מסוגלת לבלוע אור באורך גל של עד שני מיקרונים. בעזרת ניצול זה של נתח גדול יותר מספקטרום השמש, יוכלו התאים הפלסטיים הזולים האלה להתחרות בביצועיהם של תאי סיליקון יקרים.
התקנים פוטו-וולטאיים חלוציים אחרים מורכבים מחלקיקי-ננו מצופים בחומר צבע וטבולים בנוזל אלקטרוליטי. את הגישה הזאת הגה לפני עשר שנים מייקל גרצל מהמכון הפדרלי השוויצרי לטכנולוגיה בלוזאן. חומר הצבע הוא הבולע את הפוטונים ויוצר זרם אלקטרונים. מכיוון שמקור האלקטרונים (חומר הצבע) מופרד מן המצע שדרכו הם זורמים פנימה (האלקטרוליט) והחוצה (הננו-חלקיקים), קטן הסיכוי שהאלקטרונים יילכדו בחזרה בטרם עת על ידי אטומים – תהליך הפוגם במעבר הזרם בתאים רגילים. כתוצאה מכך, התאים המבוססים על צבע עובדים טוב יותר בתנאים של תאורה חלשה.
צוטומו מיאסאקה וטאקורו נ' מוראקמי מאוניברסיטת טואין שביוקוהמה הרחיבו את הטכניקה ליצירתו של פוטו-קבל, הראשון מסוגו בעולם.מדובר בתא סולרי המפיק חשמל וגם מאחסן אותו. החוקרים הניחו שכבות של פחמן פעיל לצד החלקיקים המצופים בחומר הצבע. הפחמן לוכד את האלקטרונים ומחזיק בהם עד שמתג סוגר את המעגל.
די בכמה דקות תאורה של נורה של 500 ואט כדי להטעין את הדגם האחרון שלהם במתח של 0.8 וולט. כושר הקיבול של ההתקן מגיע לכחצי פאראד לסנטימטר רבוע. קיבוליות המאפשרת ללוח סולרי אופייני לאגור אנרגיה כמו ההתקנים הקרויים קבלי-על, התקנים שפותחו כדי להחליף או להשלים מצברים במכוניות כלאיים (מכוניות היברידיות) ובמכשירי אל-פסק. ב-2004 ייסד מיאסאקה את חברתPeccell" טכנולוגיות" כדי למסחר את ההמצאה הזאת והמצאות אחרות.
עוד דרך לאחסן אנרגיה היא בצורת גז מימן. בשנות ה-60 המאוחרות של המאה ה-20 גילו החוקרים היפנים אקירה פוג'ישימה וקנישי הונדה שתא סולרי יכול לפעול כעלה מלאכותי של עץ ולפצל מים ליסודות המרכיבים אותם. הבעיה הייתה שהחומרים הכרוכים בכך, כגון טיטניום דו-חמצני, בלעו בעיקר אור אולטרה-סגול. התהליך, שהוגבל לפס צר כל כך של הספקטרום, היה בלתי יעיל בעליל. שינוי התכונות הכימיות אפשר לתאים לבלוע אור נראה, אך גם הפך אותם פגיעים לשיתוך (קורוזיה).
לאחרונה פיתח גרצל דרך לעקוף את הבעיה על ידי שילוב של שני תאים סולריים. התא הראשון מכיל טונגסטן תלת-חמצני או ברזל חמצני, הבולעים את הקרינה האולטרה-סגולה. התא השני הוא אחד מן התאים שלו, המשתמשים בחומר צבע כדי לבלוע את האור בשאר חלקי ספקטרום האור הנראה ומספקים עוד אלקטרונים המסייעים בפוטוליזה (פירוק המים באמצעות האור).
לפני כשנה הכריזה הידרוג'ן סולר, חברה בריטית המנסה להעביר את עבודת המחקר לפסים מסחריים, על שיפור של כמעט פי עשרה ביעילות פיצול המים. החברה מעריכה שמחיר המימן המופק בדרך זו עדיין יהיה גבוה פי שניים ממחיר מימן המופק מגז טבעי, אך המחיר עשוי להיות תחרותי אם תוגבל פליטת גזי החממה. לא תצטרכו עוד ללכת לתחנת הדלק כדי למלא את תאי הדלק של המכונית: הלוח הסולרי שעל גג ביתכם יוכל להיות תחנת הדלק הפרטית שלכם.
ידען האנרגיה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~425986272~~~170&SiteName=hayadan
