آسیانیوز ایران؛ سرویس علم و تکنولوژی:
انقلاب انرژی پاک در آستانه یک جهش کوانتومی قرار دارد. فناوری microscopically (میکروسکوپی) که پیشتر صفحه نمایشگر گوشیهای هوشمند را دگرگون کرد، اکنون آماده است تا صنعت خورشیدی را متحول کند. شرکت آمریکایی First Solar، یکی از غولهای صنعت انرژی خورشیدی، با همکاری استارتاپ نوآور UbiQD از نیومکزیکو، بزرگترین توافقنامه تاریخ برای تجاریسازی «نقاط کوانتومی» (Quantum Dots) در پنلهای خورشیدی را منعقد کرده است. این همکاری، تلاشی استراتژیک برای بازپسگیری رهبری انرژی پاک از چین محسوب میشود.
نقاط کوانتومی، نانوذرات نیمهرسانایی هستند که به دلیل پدیده جادویی «محصورسازی کوانتومی»، قابلیت جذب طیف وسیعتری از نور خورشید را دارند. آنها مانند یک رنگ ارزانقیمت روی پنلهای سیلیکونی معمولی اسپری میشوند و میتوانند بازدهی آنها را تا دو برابر افزایش دهند. این فناوری که نسل اول آن به دلیل استفاده از فلزات سنگین و سمی با انتقادات زیستمحیطی مواجه بود، اکنون با فرمولاسیونی غیرسمی متحول شده است. برنامه این است که از اواخر سال ۲۰۲۶، این فناوری در پنلهای دوطرفه First Solar به کار گرفته شود. این همکاری استراتژیک را میتوان از ابعاد فناورانه، اقتصادی و ژئوپلیتیک تحلیل کرد:
جهش فناورانه با «محصورسازی کوانتومی» (Quantum Confinement)
اساس کار نقاط کوانتومی بر پدیدهای مکانیککوانتومی استوار است. هنگامی که مواد نیمهرسانا به ابعاد نانو (چند نانومتر) میرسند، خواص نوری آنها به شدت وابسته به اندازهشان میشود. با کنترل دقیق اندازه این نانوذرات، میتوان طول موج خاصی از نور را که جذب میکنند، مهندسی کرد. این یعنی یک پنل خورشیدی میتواند طیف بسیار وسیعتری از نور (از فرابنفش تا مادون قرمز) را به دام انداخته و به برق تبدیل کند، چیزی که پنلهای سیلیکونی مرسوم قادر به انجام آن نیستند.
تغییر بازی در رقابت انرژی خورشیدی
چین در حال حاضر با سهمی بیش از ۸۰٪ از تولید جهانی پنلهای خورشیدی، سلطه مطلق دارد. فناوری نقاط کوانتومی این پتانسیل را دارد که میدان رقابت را به نفع ایالات متحده تغییر دهد. آمریکا با سرمایهگذاری بر روی این فناوری نوین به جای رقابت در تولید انبوه پنلهای سیلیکونی مرسوم، در حال تعریف یک بازی جدید با قواعد خود است. این یک حرکت هوشمندانه برای دور زدن سلطه تولیدی چین است.
چالشهای مسیر تجاریسازی
اگرچه نتایج در محیط آزمایشگاهی چشمگیر است، اما همیشه چالش بزرگ، انتقال این بازدهی به شرایط واقعی در مقیاس انبوه است. عواملی مانند افت کارایی در طول زمان تحت تابش مداوم خورشید، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی مختلف (رطوبت، دما، UV) و حفظ پایداری فرمولاسیون در مقیاس تن (نه گرم)، از موانع اصلی پیشروی این فناوری هستند.
برتری زیستمحیطی با فرمولاسیون غیرسمی
انتقال از نسل اول نقاط کوانتومی مبتنی بر کادمیوم و سرب به نسل جدید مبتنی بر مس و ایندیوم، یک پیشرفت بزرگ زیستمحیطی است. این نه تنها نگرانیهای مربوط به سمیت در طول تولید و پایان عمر مفید پنلها را از بین میبرد، بلکه image (تصویر) این فناوری را به عنوان یک راهحل truly sustainable (واقعاً پایدار) تقویت میکند. همکاری با آزمایشگاههای ملی مانند Los Alamos نشاندهنده پشتوانه علمی قوی این پروژه است.
تأثیر بر زنجیره تأمین و مقیاس تولید
تقاضای پیشبینی شده First Solar (بیش از ۱۰۰ تن در سال) به این معنی است که مقیاس تولید نقاط کوانتومی باید به طور نمایی افزایش یابد. این امر UbiQD را وادار به ساخت یکی از بزرگترین کارخانههای جهان در این زمینه خواهد کرد. این حجم از تقاضا، هزینههای تولید را به شدت کاهش داده و مسیر را برای استفاده از این فناوری در سایر برنامهها هموار میکند.
آینده هیبریدی (ترکیبی) و نه جایگزینی
در آینده قابل پیشبینی، نقاط کوانتومی جایگزین پنلهای سیلیکونی نخواهند شد، بلکه آنها را تقویت خواهند کرد. این یک رابطه همزیستانه خواهد بود که در آن پنل سیلیکونی هسته اصلی باقی میماند و لایه نقاط کوانتومی مانند یک «افزایشدهنده» عمل میکند. این رویکرد، ریسک فناوری را کاهش داده و پذیرش آن را تسریع میکند.