باحثون ألمان يعلنون عن طلاء ذاتي الإصلاح يعزز قوة زجاج الطاقة الشمسية سبع مرات ويقلل الوزن بنسبة 30%

كشف الباحثون الألمان مؤخرًا عن طلاء خاص ذاتي الإصلاح، يمكنه إصلاح الشقوق الصغيرة في زجاج الطاقة الشمسية، وتقليل وزنه بنسبة تصل إلى 40% وزيادة قوته إلى سبع مرات مقارنة بالزجاج الأصلي. تم تطوير هذه التقنية من قبل شركة EXXERGY للطاقة الشمسية ومقرها Gräfelfing، وشركتها الفرعية EXXOSQEL. لتحقيق هذا الإنجاز، تعاونت الشركة مع معهد فراونهوفر لبحوث السيليكات ISC في فيتسبرغ. قد تؤدي هذه الابتكارات أيضًا إلى تقليل وزن الألواح الشمسية بنسبة 30%. وفقًا لتقرير الفريق، أظهرت الاختبارات المعملية نتائج مشجعة.

الطلاء زاد من قوة عينة زجاج بسمك 0.08 بوصة (2 ملليمتر) أربع مرات. في الوقت نفسه، زادت قوة العينة بسمك 0.04 بوصة (1 ملليمتر) سبع مرات مقارنة بالزجاج غير المعالج. حاليًا، يعمل الفريق على ضبط الطلاء ليكون مناسبًا للألواح الشمسية بحجم كامل.

زيادة قوة الطلاء وتطبيقاته

قال توماس ساور (Thomas Sauer)، المدير العام لشركة EXXOSQEL: "تتطلب عملية الانتقال من عينات المختبر إلى وحدات الطاقة الشمسية الكبيرة معرفة متعمقة في تركيب المواد، وتقنيات التطبيق، وتصنيع الوحدات." الزجاج هو عنصر أساسي في الألواح الشمسية، لأنه يحمي الخلايا الشمسية والأجزاء الكهربائية الأخرى من تأثيرات الطقس، ويسمح بمرور ضوء الشمس. يشكل وزن الزجاج أكثر من 80% من الوزن الإجمالي للألواح الشمسية. عادةً ما يتراوح وزن الألواح الشمسية التقليدية بين 2.3 إلى 2.7 رطل لكل قدم مربع (11 إلى 13 كيلوغرام لكل متر مربع).

ومع ذلك، يمكن أن تصل التصاميم الأثقل إلى 3.3 رطل لكل قدم مربع (16 كيلوغرام لكل متر مربع). قد يقلل استخدام زجاج أرق من وزن الألواح الشمسية، لكنه في الوقت نفسه يزيد من خطر التلف. عادةً ما يقوم المصنعون بتقوية الزجاج من خلال المعالجة الحرارية، مما يجعل من الصعب انتشار الشقوق. ومع ذلك، عندما ينخفض سمك الزجاج إلى 0.08 بوصة (2 ملليمتر) أو أقل، تصبح المعالجة الحرارية التقليدية صعبة.

تقوم الطلاء الجديد من الفريق الألماني بحل هذه المشكلة من خلال تكوين روابط كيميائية داخل الشقوق. وفقًا لشركة EXXOSQEL، فإن موادها تشكل هيكلًا مركبًا ثلاثي الأبعاد (3D)، مما يخلق روابط تساهمية على المستوى الجزيئي. وأضاف ساور: "بشكل محدد، نحن نخلق مادة مركبة ثلاثية الأبعاد من عدة مكونات، حيث تشكل القاعدة روابط تساهمية داخل الشقوق الدقيقة بعد تطبيق الطلاء." هذه الروابط الكيميائية تزيد من الطاقة المطلوبة لتدمير الزجاج، مما يجعل الشرائح الزجاجية الأرق أكثر قوة. تتوقع EXXOSQEL أن تقليل وزن الزجاج بنسبة 40% يمكن أن يؤدي إلى تقليل الوزن الإجمالي لبعض الألواح الشمسية بنسبة 30%.

الإنتاج ونضج التقنية

الهدف الحالي للفريق هو جعل هذا الطلاء مناسبًا للإنتاج على نطاق واسع. يساعد معهد فراونهوفر ISC في إنتاج الطلاء بكمية تصل إلى 100 لتر (26.4 جالون) لكل دفعة. كما يعمل المعهد على أتمتة عملية الطلاء، بحيث يمكن للمصنعين دمجها في خطوط الإنتاج الحالية. في الوقت نفسه، تتعاون EXXERGY مع مركز فراونهوفر للطاقة الشمسية CSP لاختبار استخدام الطلاء على ألواح زجاجية أكبر ووحدات شمسية. وفقًا لشركة EXXOSQEL، فإن هذا التطوير قريب من مستوى نضج التقنية 6 (TRL 6)، مما يعني أن نموذجًا أو prototype قد تم عرضه في بيئة ذات صلة.

شرح ساور أهمية هذا التقدم: "هذا يعني أننا نجحنا في إنتاج النموذج الأولي في ظروف قريبة من التطبيق الفعلي، ونحن نقوم بإجراء اختبارات الضغط." هدفهم التالي هو الوصول إلى مستوى نضج التقنية 7. تتعلق هذه الفئة بعرض هذه التقنية في بيئة تشغيل فعلية. إذا نجح الأمر، قد يقلل هذا الطلاء من المواد الخام والطاقة المطلوبة لتصنيع الألواح الشمسية.

ستعرض EXXOSQEL عرضًا لهذه التقنية في Glasstec في دوسلدورف في عام 2026. يعد هذا الحدث المعرض التجاري الدولي الرائد في صناعة الزجاج، والذي سيعقد من 20 إلى 23 أكتوبر.