الباحثات الضوئية الكوانتية من نوع بيروفيسكايت في عام 2025: القفزة التالية في كفاءة الطاقة الشمسية وتوسع السوق. اكتشف كيف تعيد الابتكارات الكوانتية تشكيل مستقبل الطاقة المتجددة.

• الملخص التنفيذي: لمحة عن السوق في عام 2025 ورؤى رئيسية
• نظرة عامة على التكنولوجيا: شرح photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت
• الاختراقات في الكفاءة: تجاوز معدلات تحويل الطاقة بنسبة 30%
• البيئة التنافسية: الشركات الرائدة والتحالفات الصناعية
• التقدم في التصنيع وتحديات القابلية للتوسع
• توقعات السوق 2025–2030: معدل النمو السنوي المركب، الإيرادات، والسعة المثبتة
• التطبيقات الرئيسية: من النطاق الواسع إلى الطاقة الشمسية المرنة والملبوسة
• البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية
• اتجاهات الاستثمار والشراكات الاستراتيجية
• آفاق المستقبل: خريطة الطريق لتحقيق التجارية والأثر العالمي
• المصادر والمراجع

الملخص التنفيذي: لمحة عن السوق في عام 2025 ورؤى رئيسية

تستعد الخلايا الشمسية الكوانتية من نوع بيروفيسكايت لتحقيق تقدم كبير في عام 2025، مدفوعة بالتطور السريع في علم المواد وهندسة الأجهزة وتصنيع النماذج الأولية. لقد أظهرت خلايا بيروفيسكايت الشمسية (PSCs) مكاسب ملحوظة في الكفاءة في بيئات المختبر، حيث تجاوزت كفاءة التحويل للطاقة (PCEs) 25% في الأجهزة ذات الوصلة الواحدة وتجاوزت 30% في التكوينات المزدوجة مع السيليكون. لقد وضعت هذه الإنجازات، التي تم تحقيقها خلال عقد من البحث المكثف، تقنيات بيروفيسكايت كمرشحة رائدة لحلول الخلايا الكهروضوئية من الجيل التالي.

في عام 2025، يتميز مشهد السوق بانتقال من الابتكار على نطاق المختبر إلى التجارة في مراحلها الأولى. العديد من الشركات في مقدمة هذه التحولات. Oxford PV، وهي مشروع مشترك بريطاني ألماني، معروفة بخلاياها الشمسية المزدوجة من السيليكون وبيروفيسكايت وقد أعلنت عن خطط لتكبير الإنتاج في منشأتها في براندنبورغ. تستهدف الشركة كفاءات الوحدات تجاوز 28% وتهدف إلى توفير أول منتجاتها التجارية لشركاء مختارين في عام 2025. وبالمثل، تركز Saule Technologies في بولندا على الوحدات الضوئية المرنة والخفيفة الوزن للتطبيقات المتكاملة مع المباني (BIPV) وإنترنت الأشياء، حيث تعمل خطوط الإنتاج التجريبية وتبدأ التسليمات الأولية.

على صعيد المواد، تقوم شركة Merck KGaA (المعروفة أيضًا باسم EMD Electronics في الولايات المتحدة) بتوريد المواد الكيميائية المتخصصة والأحبار المعدة لتصنيع الخلايا الشمسية من نوع بيروفيسكايت، مما يدعم تكبير عمليات الطباعة بالتدفق والطباعة الحرارية. تستكشف شركة Hoya Corporation وKyocera Corporation في اليابان أيضًا تكامل PV من نوع بيروفيسكايت، مستفيدةً من خبرتها في ركائز الزجاج وعمليات تعبئة الوحدات لمعالجة تحديات الاستقرار والمتانة.

تشمل الرؤى الرئيسية لعام 2025 التركيز على تجاوز العقبات المتبقية المتعلقة بالاستقرار التشغيلي على المدى الطويل، وإدارة الرصاص، والتوافق الواسع النطاق. تعمل تحالفات الصناعة والهيئات المعايير، مثل البرنامج الدولي للطاقة الشمسية (IEA PVPS)، بنشاط على تطوير إرشادات لاختبار وتصديق تقنيات PV من نوع بيروفيسكايت، والتي من المتوقع أن تسهم في تسريع قابلية الاستثمار وثقة المستثمرين.

بالنظر إلى المستقبل، فإن outlook لعالم الطاقة الشمسية الكوانتية من نوع بيروفيسكايت مشجع. من المتوقع أن تتوسع النشرات التجريبية في الأسواق المتخصصة—مثل (BIPV)، والأجهزة الإلكترونية المحمولة، وتطبيقات الطاقة الخاصة—مع اعتماد أوسع على مستوى الشبكة الكهربائية مع تحسن الموثوقية ومقاييس التصنيع. من المتوقع أن يجذب القطاع المزيد من الاستثمارات والشراكات الاستراتيجية على مدار عام 2025 وما بعده، بينما توضح الشركات الرائدة جدوى التقنيات الشمسية المعتمدة على البيروفيسكايت في ظروف العالم الحقيقي.

نظرة عامة على التكنولوجيا: شرح photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت

تمثل photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت جبهة متقدمة بسرعة في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، مستفيدة من الخصائص الكهروضوئية الفريدة لمواد البيروفيسكايت وهندسة النطاق الكوانتي. لقد أظهرت البيروفيسكايت، وهي فئة من المواد ذات الصيغة العامة ABX₃، امتصاصًا استثنائيًا للضوء، ونطاقات طاقة قابلة للتعديل، وحركية عالية لحامل الشحنة. عند تصميمها على النطاق الكوانتي—كما هو الحال في النقاط الكوانتية من نوع بيروفيسكايت (PQDs)—تظهر هذه المواد آثار احتجاز كوانتي معززة، مما يحسن أداءها الكهروضوئي ويمكّن من تصاميم أجهزة جديدة.

اعتبارًا من عام 2025، تقع photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت في تقاطع البحث الأكاديمي والتجارة المبكرة. تعتمد التكنولوجيا على الكسب السريع في الكفاءة الملحوظة التي لوحظت في خلايا الشمسية التقليدية من نوع بيروفيسكايت، والتي وصلت الآن إلى كفاءات تحويل طاقة معتمدة (PCEs) تتجاوز 25%. تحقق الأجهزة المعتمدة على النقاط الكوانتية من البيروفيسكايت الآن PCEs مخبرية فوق 18%، مع جهود مستمرة لسد الفجوة مع نظيراتها من الكتلة. تقدم الطريقة القائمة على النقاط الكوانتية مزايا إضافية، مثل الاستقرار المحسن ضد الرطوبة والأكسجين، والقدرة على تصنيع وحدات شمسية خفيفة الوزن، مرنة، وشبه شفافة.

تعمل الشركات الرائدة في الصناعة بشكل نشط على تطوير تقنيات photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت. Oxford PV، رائدة في خلايا السليكون وبيروفيسكايت المزدوجة، تستكشف تكامل النقاط الكوانتية لتعزيز الكفاءة والاستقرار. Saule Technologies تقوم بتسويق وحدات بيروفيسكايت مرنة وأعلنت عن بحث حول تركيبات النقاط الكوانتية لزيادة عمر الأجهزة. قامت شركة GCL System Integration Technology، وهي مصنع صيني رئيسي للطاقة الشمسية، بالاستثمار في البحث والتطوير للبيروفيسكايت، بما في ذلك أساليب النقاط الكوانتية للألواح الجيل التالي. بالإضافة إلى ذلك، تراقب شركات مثل First Solar وHanwha Solutions تقنيات photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت كجزء من خرائط موادها المتقدمة، على الرغم من أن تركيزها الأساسي يبقى على تقنيات الأغشية الرقيقة والسيليكون التقليدية.

تبدو الآفاق المستقبلية للضوء الكوانتي من نوع بيروفيسكايت في السنوات القليلة المقبلة مشجعة ولكنها تواجه تحديات. تشمل العقبات التقنية الرئيسية تكبير تخليق النقاط الكوانتية بجودة متسقة، تحسين الاستقرار التشغيلي على المدى الطويل، وتطوير تركيبات لا تضر بالبيئة (مثل تقليل محتوى الرصاص). تعمل تحالفات الصناعة والمعاهد البحثية، مثل المختبر الوطني للطاقة المتجددة وHelmholtz-Zentrum Berlin، بشكل مشترك مع الشركات المصنعة لتAddress هذه القضايا وتسريع عملية التجارة.

بحلول عام 2027، من المتوقع أن تظهر خطوط الإنتاج التجريبية لوحدات photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت، مستهدفةً تطبيقات متخصصة مثل (BIPV) والطاقة المحمولة والأجهزة الإلكترونية الخاصة. إذا استمر التقدم الحالي، يمكن أن تلعب photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت دورًا كبيرًا في تنويع وتوسيع سوق الطاقة الشمسية العالمية، مقدمةً أشكالًا جديدة وكفاءة أعلى لأنظمة الطاقة المتجددة من الجيل التالي.

الاختراقات في الكفاءة: تجاوز معدلات تحويل الطاقة بنسبة 30%

تسارعت السعي لتحقيق كفاءات تحويل الطاقة (PCE) أعلى في photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت بسرعة، مع عام 2025 الذي يمثل عامًا محوريًا حيث أفادت العديد من مجموعات البحث وقادة الصناعة بأنهم قد تجاوزوا عتبة الكفاءة البالغة 30%. هذا الإنجاز، الذي كان يُعتبر سابقًا طموحًا، يتم تحقيقه الآن من خلال مزيج من هندسة المواد المتقدمة، معماريات الخلايا المزدوجة، وتحسين استقرار الأجهزة.

يعد تكامل مواد بيروفيسكايت مع السيليكون في خلايا الطاقة الشمسية المزدوجة أحد المحركات الأساسية لهذه الاختراقات. من خلال تكديس طبقة البيروفيسكايت فوق قاعدة السيليكون، يمكن للمصنعين استغلال طيف أوسع من ضوء الشمس، مما يعزز الكفاءة العامة بشكل كبير. في أوائل عام 2025، أعلنت Oxford PV، المطور الرائد لتكنولوجيا السليكون على البيروفيسكايت، عن كفاءات وحدات معتمدة تتجاوز 30%، مما يضعها في مقدمة النشر خلال الحجم التجاري. تعمل خطوطها التجريبية في ألمانيا على زيادة الإنتاج، مستهدفةً توفير وحدات عالية الكفاءة للأسواق السكنية والواسعة النطاق.

بالمثل، قامت First Solar، المعروفة تقليديًا بمنتجاتها من الأغشية الرقيقة القصدير والزرنيخ (CdTe)، بتوسيع محفظتها البحثية لتشمل تقنيات خلايا مزدوجة من البيروفيسكايت. أدت جهود التعاون مع الشركاء الأكاديميين إلى إنتاج أجهزة بمعدل كفاءة مختبري تقترب من 32%، مع خطط لتحويل هذه التطورات إلى عمليات تصنيع واسعة النطاق خلال السنوات القليلة المقبلة.

على صعيد المواد، كان تطوير تركيبات بيروفيسكايت غير العضوية والمختلطة القائم على الكاتيونات أداة فعالة في تعزيز كل من الكفاءة والاستقرار التشغيلي. يواصل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) لعب دور مركز في تقييم وتأكيد السجلات الجديدة، مع تحديثاته الأخيرة التي تؤكد على أن العديد من خلايا البيروفيسكايت والسيليكون مزدوجة تجاوزت العتبة البالغة 30%. كما يبرز بحث NREL أهمية هندسة الواجهة وتقنيات التغطية في تقليل خسائر الاتحاد، وهو عامل حاسم في تحقيق معدلات كفاءة عالية.

بالنظر إلى المستقبل، يظل outlook للضوء الكوانتي من نوع بيروفيسكايت مشجعًا للغاية. تشير خرائط الصناعة إلى أن الوحدات التجارية ذات الكفاءات التي تتجاوز 30% ستصبح متاحة بشكل متزايد بحلول عام 2026-2027، مدفوعة باستثمارات مستمرة من الشركات الكبرى وإقامة خطوط تصنيع خاصة بالبيروفيسكايت. مع زيادة الإنتاج من الشركات مثل Oxford PV وFirst Solar، من المتوقع أن تقوم هذه الهيئة بتعريف معايير الأداء لنظام الطاقة الشمسية، مما قد يسرع من الانتقال العالمي إلى الطاقة المتجددة.

البيئة التنافسية: الشركات الرائدة والتحالفات الصناعية

تشير البيئة التنافسية في photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت في عام 2025 إلى مزيج ديناميكي من الشركات المصنعة المعروفة في مجال الخلايا الشمسية، والشركات الناشئة المتطورة، والتحالفات عبر الصناعات. مع اقتراب تكنولوجيا خلايا بيروفيسكايت الشمسية (PSC) من الجدوى الاقتصادية، تتسابق عدة شركات لتوسيع الإنتاج، وتحسين استقرار الأجهزة، وتأمين الملكية الفكرية. يتميز القطاع بنماذج أولية سريعة، وتصنيع تجريبي، وتشكيل شراكات استراتيجية لتسريع دخول السوق.

من بين اللاعبين الأكثر بروزًا، تبرز Oxford Photovoltaics (Oxford PV) باعتبارها رائدة في خلايا الطاقة الشمسية المزدوجة من البيروفيسكايت والسيليكون. قامت الشركة، التي تتخذ من المملكة المتحدة وألمانيا مقرًا لها، بإنشاء خط تجريبي في براندنبورغ وتهدف إلى إنتاج وحدات تجارية بكفاءة تتجاوز 28%. يوضح التعاون الوثيق بين Oxford PV وMeyer Burger Technology AG، وهي شركة سويسرية لتصنيع المعدات الضوئية، أهمية التحالفات بين مبتكري المواد والمنتجين المعتمدين.

في آسيا، أعلنت شركة GCL Technology Holdings Limited (GCL Tech)، وهي مورد رئيسي لمواد الطاقة الشمسية في الصين، عن استثمارات في البحث والتطوير للبيروفيسكايت وخطوط الإنتاج التجريبية، بهدف الاستفادة من قياسها وخبرة سلسلة التوريد. وبالمثل، دخلت مجموعة TCL للتكنولوجيا في مجال البيروفيسكايت من خلال فرعها TCL Zhonghuan، حيث تركز على تطوير خلايا مزدوجة ودمجها مع خطوط السيليكون الحالية.

تشكل الشركات الناشئة أيضًا جزءًا من البيئة التنافسية. تقوم Saule Technologies، ومقرها في بولندا، بتسويق وحدات البيروفيسكايت المرنة لتطبيقات التصوير المتكاملة (BIPV) وإنترنت الأشياء. قامت الشركة بفتح منشأة إنتاج في وارسو وتعمل مع شركاء صناعيين للتسليمات الأولية. في الولايات المتحدة، يواصل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) دعم تجارة البيروفيسكايت من خلال التحالفات والشراكات العامة والخاصة، مما يسهل نقل التكنولوجيا والتوحيد القياسي.

تعد التحالفات الصناعية أكثر أهمية في معالجة تحديات مثل الاستقرار على المدى الطويل، والقابلية للتوسع، والتصديق. تعمل اللجنة الفنية 17 للبرنامج الدولي للطاقة الشمسية (IEA PVPS)، التي تركز على مواد الطاقة الشمسية، وUL Solutions (المعروفة سابقًا باسم تحت الانتقاد للمختبرات) مع الشركات المصنعة لتطوير بروتوكولات اختبار ومعايير أمان لوحدات بيروفيسكايت.

بالنظر إلى المستقبل، يُتوقع أن تشهد السنوات القليلة المقبلة مزيدًا من التعاون بين مبتكري البيروفيسكايت والشركات المصنعة المعروفة للخلايا الشمسية السيليكون، بالإضافة إلى زيادة الاستثمار في خطوط الإنتاج التجريبية وعمليات التصديق. من المرجح أن تتشكل البيئة التنافسية من قبل أولئك القادرين على تكبير الإنتاج بسرعة مع الالتزام بمعايير موثوقية وأداء، مما يضع photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت كقوة تحولى في السوق الشمسية العالمية.

التقدم في التصنيع وتحديات القابلية للتوسع

تقدمت photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت (PQPV) بسرعة من العروض التجريبية في المختبر إلى خطوط الإنتاج التجريبية، حيث يمثل عام 2025 عامًا محوريًا لتكبير الإنتاج ومعالجة التحديات المستمرة في الاستقرار، والتكرارية، ومعدل الإنتاج. تمكن الخصائص الكهروضوئية الفريدة لمواد البيروفيسكايت—مثل نطاقات الطاقة القابلة للتعديل، ومعاملات الامتصاص العالية، وقابلية الحل—من تحقيق كفاءات تحويل طاقة قياسية (PCEs) تتجاوز 25% في الخلايا ذات الوصلة الواحدة وما يزيد عن 30% في التكوينات المزدوجة. ومع ذلك، يتطلب تحويل هذه الإنجازات المختبرية إلى وحدات قابلة للتسويق تجاوز عدة عقبات في التصنيع والقابلية للتوسع.

يعد الانتقال من تقنيات الطلاء بالدوران وتقنيات رواسب مساحتها صغيرة إلى طرق قابلة للتوسع، مثل الطلاء عبر الشق، والطلاء بالشفرات، والطباعة الحرارية، محور تركيز رئيسي في عام 2025. تتوافق هذه التقنيات مع تصنيع الدوران (R2R)، وهو أمر ضروري للإنتاج بسرعات عالية وتكاليف منخفضة. الشركات مثل Oxford PV وSaule Technologies في مقدمة هذا الاتجاه، حيث تشغل Oxford PV خطًا تجريبيًا في ألمانيا لتقنيات خلايا السيليكون وبيروفيسكايت المزدوجة، في حين تركز Saule Technologies على الوحدات البيروفيسكايت الكبيرة المرنة باستخدام الطباعة الحرارية. أبلغت كلتا الشركتين عن تقدم ملحوظ في تكبير المساحات النشطة مع الحفاظ على كفاءات عالية واستقرار تشغيلي محسّن.

على الرغم من هذه التقدمات، تبقى عدة تحديات. يعد التحكم في التناسق والعيوب عبر المساحات الكبيرة أمرًا حاسمًا، حيث إن أفلام البيروفيسكايت حساسة للعوامل البيئية مثل الرطوبة والأكسجين. يتم تحسين تقنيات التغليف لتعزيز عمر الأجهزة، حيث تستقصي الشركات مثل First Solar—المعروفة أساسًا بألواح CdTe الرقيقة—تكامل البيروفيسكايت واستراتيجيات تغليف قوية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تطوير سلسلة التوريد للمواد الأساسية ذات النقاء العالي وأنظمة المذيبات غير السامة القابلة للتوسع، بدعم من تحالفات الصناعة ومنظمات مثل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، التي تدعم التوحيد القياسي واختبارات الموثوقية.

بالنظر إلى المستقبل، يُتوقع أن تشهد السنوات القليلة المقبلة أول نشر تجاري لوحدات تعتمد على البيروفيسكايت، خصوصًا في التطبيقات المتخصصة مثل (BIPV) والطاقة المحمولة، حيث تُقدم الأشكال الخفيفة والمرنة مزايا واضحة. إن توقعات الصناعة متفائلة بحذر: بينما لا تزال الحواجز الفنية والاقتصادية قائمة، فإن الجهود التعاونية بين الشركات المصنعة، وموردي المواد، والمعاهد البحثية تُعجّل الطريق نحو منتجات PQPV القابلة للتوسع، المستقرة، والأكثر كفاءة من حيث التكلفة. سيظل الاستثمار المستمر في الابتكار في التصنيع وتطوير سلسلة التوريد أمرًا حاسمًا لتحقيق استخدام واسع النطاق لـ photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت بحلول أواخر عام 2020.

توقعات السوق 2025–2030: معدل النمو السنوي المركب، الإيرادات، والسعة المثبتة

من المتوقع أن يشهد سوق photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت نموًا كبيرًا بين عامي 2025 و2030، مدفوعًا بالتطورات السريعة في استقرار المواد، والتصنيع القابل للتوسع، والتكامل في معمارية خلايا الطاقة الشمسية المتكاملة. اعتبارًا من عام 2025، تنتقل التقنيات الشمسية القائمة على البيروفيسكايت من العروض التجريبية إلى النشر التجاري المبكر، مع إعلان عدة قادة في الصناعة والتحالفات عن خطط للإنتاج الضخم والتركيب الميداني.

تستهدف الشركات الرئيسة مثل Oxford PV، التي أنشئت كامتداد لجامعة أكسفورد، بدفع خطوطها التجريبية لعدم وجود وحدات مزدوجة من بيروفيسكايت-سيليكون، وتهدف إلى تحقيق إنتاج تجاري بحلول منتصف عام 2025. تركز Saule Technologies في بولندا على الوحدات البيروفيسكايت المرنة والخفيفة المدمجة في المباني (BIPV) والإلكترونيات الاستهلاكية، حيث تعمل خطوط الإنتاج الأولى منذ عام 2022 مع وجود خطط للتوسع حتى عام 2026. تسعى Microquanta Semiconductor في الصين لتكبير إنتاج وحدات البيروفيسكايت، مستهدفةً الوصول إلى سعة مقاسة بالجيغاوات بحلول عام 2027. هذه الشركات، وغيرها، تعد سابقة لتوسيع السوق بسرعة.

وفقًا لخرائط الصناعة والبيانات العامة من الشركات المصنعة، من المتوقع أن تتجاوز السعة العالمية المثبتة لـ photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت 1 جيجاوات بحلول عام 2026، مع توقع نمو متسارع مع تحسين العوائد وقيم وحدات. بحلول عام 2030، قد تصل السعة المثبتة التراكمية إلى 10-15 جيجاوات، خصوصًا مع بدء وحدات السيليكون-بيروفيسكايت في استبدال أو تكامل مع الألواح السيليكون التقليدية في مشاريع الطاقة الواسعة النطاق وتوليد الطاقة الموزعة.

تعكس توقعات الإيرادات لهذا القطاع هذه الاتجاهات الصاعدة. مع توقع انخفاض أسعار وحدات البيروفيسكايت إلى أقل من 0.20 دولار/وات بحلول عام 2028، قد تتجاوز القيمة السوقية السنوية 2-3 مليار دولار بحلول عام 2030، مع افتراض استمرار التقدم في التحمل والجدوى المالية. من المتوقع أن يكون معدّل النمو السنوي المركب (CAGR) للphotovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت في نطاق 35-45% من 2025 إلى 2030، متفوقًا على السوق الضوئي الأوسع بسبب إمكانات الكفاءة العالية للتكنولوجيا وملاءمتها للبنية التحتية الحالية للتصنيع.

تدعم المبادرات التعاونية مثل جهود Helmholtz-Zentrum Berlin في أوروبا لتوحيد الاختبار وتسريع التفكير الرشيد، وتُعزز برابطات بين الشركات المصنعة للوحدات وشركات الطاقة العالمية. مع معالجة التحديات المتعلقة بالموثوقية والنمو، يُتوقع أن تحتل photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت دورًا محوريًا في الموجة التالية من نشر الطاقة الشمسية.

التطبيقات الرئيسية: من النطاق الواسع إلى الطاقة الشمسية المرنة والملبوسة

تتقدم photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت بسرعة من البحث المخبرى إلى التطبيقات الواقعية، مع عام 2025 يمثل عامًا محوريًا لنشرها عبر طيف واسع من الاستخدامات. إن الخصائص الكهروضوئية الفريدة لمواد البيروفيسكايت—مثل معامل المطلوب العالي، ونطاقات الطاقة القابلة للتعديل، وقابلية الحل—تمكن من إدماجها في صيغ ضوئية متنوعة، من التهيئات الواسعة النطاق إلى تطوير وحدات شمسية خفيفة الوزن، مرنة، وحتى ملبوسة.

في قطاع الطاقة الواسعة النطاق، تكون خلايا الطاقة الشمسية المزدوجة من السيليكون والبيروفيسكايت في طليعة جهود الاتجار. تستفيد هذه الخلايا المزدوجة من ملفات امتصاص مكملة للبيروفيسكايت والسيليكون لتجاوز حدود كفاءة خلايا السيليكون التقليدية. تقود شركات مثل Oxford PV هذه الجهود، حيث تخطط لتكبير إنتاج وحدات مزدوجة التي أظهرت كفاءات معتمدة تزيد عن 28%. ومن المتوقع أن تزيد خطوط الإنتاج التجريبية الخاصة بـ Oxford PV في ألمانيا بحلول عام 2025، مستهدفة الدمج في مزارع الطاقة الشمسية والأسطح التجارية. وبالمثل، تتعاون Meyer Burger Technology AG مع المعاهد البحثية لتطوير وحدات مزدوجة من البيروفيسكايت، مستهدفةً الإنتاج الضخم في المستقبل القريب.

بعيدًا عن الطاقة الواسعة النطاق، تمكّن photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت من تطوير فئات جديدة من الألواح الشمسية المرنة والخفيفة. يسمح التصنيع القائم على الحلول، الذي يتم عند درجات الحرارة المنخفضة، بإيداع الأفلام البيروفيسكايت على ركائز بلاستيكية، مما يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة والملبوسة. تدرس شركات مثل GCL Technology Holdings Limited وHanwha Solutions الوحدات البيروفيسكايت القابلة للطي للإدماج في واجهات المباني، والسيارات، والمنتجات الاستهلاكية. من المتوقع أن تصل هذه الوحدات إلى السوق في السنوات القليلة القادمة، مقدمةً نسب طاقة مرتفعة إلى الوزن والقدرة على التكيف مع السطوح المنحنية.

تكنولوجيا الطاقة الشمسية القابلة للارتداء هي تطبيق واعد آخر، حيث تمكن النقاط الكوانتية من البيروفيسكايت من تطوير أجهزة شبه شفافة وقابلة للتعديل في اللون. يفتح هذا الفرص من دمجها في الأنسجة الذكية، والحقائب، وحتى أجهزة الصحة الشخصية. تقوم فرق البحث، مثل تلك التي تشمل Samsung Electronics، بدراسة مصادر الطاقة المعتمدة على البيروفيسكايت للأجهزة القابلة للارتداء من الجيل التالي، مع توقعات ظهوره النماذج الأولية بحلول عام 2026.

بالنظر إلى المستقبل، فإن outlook للـ photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت قوي. مع نضوج عمليات التصنيع ومعالجة تحديات الاستقرار، من المتوقع أن تقوم هذه التكنولوجيا بشكل جذري بتقويض الأسواق الشمسية التقليدية والناشئة. من المحتمل أن نشهد أول نُشر تجاري لوحدات معتمدة على البيروفيسكايت في صيغة الطاقة الواسعة، المرنة، والملبوسة، مدفوعةً بجهود اللاعبين الرائدين في الصناعة والتجديد المستمر في علوم المواد.

البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية

تتطور البيئة التنظيمية والمعايير الصناعية لـ photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت بسرعة مع اقتراب التكنولوجيا من الجدوى التجارية في عام 2025. تعتبر خلايا الطاقة الشمسية من نوع بيروفيسكايت، المعروفة بكفاءتها العالية وإمكاناتها في التصنيع بتكلفة منخفضة، الآن تحت تنقيح من الهيئات التنظيمية ومنظمات الصناعة لضمان السلامة والموثوقية والامتثال البيئي.

يتمحور التركيز الرئيسي في عام 2025 حول تطوير بروتوكولات اختبار موحدة لوحدات البيروفيسكايت. يعمل المجلس الدولي للمعايير الكهربية (IEC) بنشاط على وضع معايير جديدة تناسب الخصائص الفريدة لمواد البيروفيسكايت، حيث يتناول مسائل مثل الاستقرار على المدى الطويل، حساسية الرطوبة، ومحتوى الرصاص. من المتوقع أن تُصدر لجنة IEC الفنية 82، التي تشرف على أنظمة الطاقة الشمسية، توجيهات محدثة تشمل بشكل خاص الأجهزة المعتمدة على البيروفيسكايت، مبنيةً على المعايير الموجودة بالفعل مثل IEC 61215 وIEC 61730 للألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري والألغام الرقيقة.

تعد اللوائح البيئية والصحية قضية رئيسية، خاصةً فيما يتعلق باستخدام الرصاص في العديد من التركيبات عالية الكفاءة من البيروفيسكايت. تقوم وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) والمفوضية الأوروبية بتقييم تأثيرات دورة حياة الـ photovoltaics من نوع بيروفيسكايت، مع احتمال فرض قيود أو منظمات لإعادة التدوير قيد النظر. توجيه الاتحاد الأوروبي لتقليل المواد السامة (RoHS) ذات صلة خاصة، وتعمل الشركات على تطوير حلول من البيروفيسكايت خالية من الرصاص أو معزولة لتلبية المتطلبات المتوقعة.

يتعاون التحالفات الصناعية مثل جمعية صناعات الطاقة الشمسية (SEIA) وSolarPower Europe مع الشركات المصنعة لتأسس أفضل الممارسات لإنتاج وحدات البيروفيسكايت وتركيبها وإدارة نهاية العمر. تدعو هذه المنظمات أيضًا إلى وجود نظم تصنيف وشهادات واضحة لبناء ثقة السوق وتسهيل الاستثمار في المشاريع المعتمدة على البيروفيسكايت.

من جانب التصنيع، تشارك الشركات الرائدة مثل Oxford PV وSaule Technologies بنشاط في برامج تجريبية وعمليات التصديق لإظهار توافقها مع المعايير الناشئة. تعمل Oxford PV، على سبيل المثال، بشكل وثيق مع الهيئات المانحة للشهادات للتحقق من الأداء والموثوقية للوحدات المزدوجة من السليكون والبيروفيسكايت، م aiming to achieve full commercial certification in the EU and US markets by 2025.

نظرًا للمستقبل، من المتوقع أن تصبح البيئة التنظيمية لشبكات الطاقة الشمسية الكوانتية من نوع بيروفيسكايت أكثر تحديدًا وصارمة كلما تكبر السعة. سيكون توحيد المعايير في الأسواق الرئيسية أمرًا حاسمًا للاعتماد العالمي، وستشكل التعاون المستمر بين الصناعة والهيئات التنظيمية والمعاهد البحثية التكامل الآمن والمستدام لتقنيات البيروفيسكايت في قطاع الطاقة المتجددة.

اتجاهات الاستثمار والشراكات الاستراتيجية

تتطور بيئة الاستثمار في photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت بسرعة في عام 2025، مدفوعة بإمكانات التكنولوجيا في تغيير الأسواق الشمسية التقليدية المعتمدة على السيليكون مع كفاءات أعلى وتكاليف تصنيع أقل. شهد العام الماضي تدفقات رأس المال الكبيرة وتحالفات استراتيجية ملحوظة، لاسيما بين الشركات المصنعة المعروفة في مجال الطاقة الشمسية، وموردي المواد، والشركات الناشئة الصاعدة التي تركز على تكبير تقنيات البيروفيسكايت.

تستمر Oxford Photovoltaics، كواحدة من أكثر الشركات وضوحًا، في جذب استثمارات كبيرة، مستغلًة موقعها بصفتها إحدى الشركات الرائدة في تطوير خلية الطاقة الشمسية المزدوجة من البيروفيسكايت والسيليكون. في أوائل عام 2025، أعلنت الشركة عن توسع خط إنتاجها التجريبي في ألمانيا، بدعم من تحالف من الشركاء الصناعيين والتمويل العمومي. تهدف هذه الخطوة إلى تسريع التجارة لوحدات البيروفيسكايت المزدوجة، حيث تستهدف Oxford إنتاج وحدات بكفاءة تزيد عن 28% وخريطة طريق نحو الإنتاج الضخم.

تشكل الشراكات الاستراتيجية الثغرة أيضًا في توجه القطاع. وقعت Meyer Burger Technology AG، صانعة الأدوات الكهروضوئية السويسرية، اتفاقيات تعاون مع مبتكري البيروفيسكايت لدمج إنتاج الخلايا المزدوجة في خطوط التصنيع الحالية. تم تصميم نموذج الشراكة هذا للاستفادة من خبرة Meyer Burger في تصنيع الطاقة الشمسية المجزأة بدقة وتسريع دخول المنتجات المعتمدة على البيروفيسكايت إلى السوق.

في آسيا، يستثمر كل من Toshiba Corporation وPanasonic Corporation في أبحاث البيروفيسكايت وإنتاج النواب الضخمة، مع التركيز على الوحدات المرنة والخفيفة للاستخدامات الحضرية والمحمولة. تشكل هذه الشركات مشروعات مشتركة مع الجامعات المحلية وموردي المواد لتعزيز التحديات المتعلقة بالاستقرار والقابلية للتوسع، مع التركيز على النشر التجاري في السنوات القليلة القادمة.

في الوقت نفسه، تدخل الشركات الموردة مثل DSM في سلسلة قيمة البيروفيسكايت، حيث تقدم مواد تغليف متقدمة ومواد حواجز لتعزيز متانة الوحدات. يُتوقع أن تلعب الشراكات مع الشركات المصنعة للألواح دورًا حاسمًا في التغلب على الحواجز المرتبطة بالدوام والتي قيدت استخدام البيروفيسكايت تاريخيًا.

بالنظر إلى المستقبل، يُتوقع أن يشهد القطاع مزيدًا من التوحيد والشراكات عبر الصناعات، حيث تسعى شركات السيارات، والمجمعات الشمسية المدمجة (BIPV)، والإلكترونيات الاستهلاكية إلى دمج حلول photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت. قد تشهد السنوات القادمة زيادة في أنشطة رأس المال الاستثماري، ومشاريع تجريبية مدعومة من الحكومة، وظهور تحالفات جديدة تركز على التوحيد والمعقولية، مما يضع الأساس للـ photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت للانتقال من التجريب إلى النشر التجاري السائد.

آفاق المستقبل: خريطة الطريق لتحقيق التجارية والأثر العالمي

تسعى photovoltaics الكوانتية من نوع بيروفيسكايت (PQPV) للعب دور تحويلي في قطاع الطاقة الشمسية مع اقتراب التكنولوجيا من الاستعداد التجاري في عام 2025 وما بعده. تمكن الخصائص الكهروضوئية الفريدة لمواد البيروفيسكايت—مثل نطاقات الطاقة القابلة للتعديل، ومعامل الامتصاص العالي، وقابلية الحل—من تحقيق مكاسب سريعة في الكفاءة، حيث أصبحت الأجهزة النماذج المخبري تخطى الكفاءة البالغة 25%. تركز المرحلة التالية على تكبير الإنتاج، وتحسين الاستقرار، ودمج PQPV في التطبيقات الحقيقية.

يقود عدد من الشركات الرائدة في الصناعة والتحالفات خريطة الطريق نحو التجارة. Oxford PV، وهي مشروع مشترك من جامعة أكسفورد، في المقدمة حيث طورت خلايا مزدوجة تحتوي على بيروفيسكايت-سيليكون التي أنشأت أرقام قياسية عالمية في الكفاءة. تستهدف الشركة الإنتاج الضخم في منشأتها في ألمانيا، مع خطط لتقديم وحدات تجارية إلى السوق في عام 2025. تسعى طرقها إلى الاستفادة من طبقات البيروفيسكايت فوق خلايا السيليكون التقليدية، مع التركيز على تجاوز الحدود النظرية لصلاحية السيليكون بمفرده.

تشتهر Saule Technologies أيضًا بأنها رائدة في تطوير الألواح الشمسية المرنة من البيروفيسكايت باستخدام تقنية الطباعة الحرارية. بدأت Saule خطوط الإنتاج التجريبية وتعمل مع الشركاء في قطاعات البناء والسيارات لدمج وحدات PQPV خفيفة الوزن وشبه شفافة في واجهات المباني وأساليب السيارات. من المتوقع أن يفتح هذا تنويع الأشكال أسواقًا جديدة تتجاوز الطاقة الشمسية التقليدية على الأسطح.

على صعيد استيراد المواد، تستثمر شركات مثل Merck KGaA في تطوير وتكبير المواد الأساسية البيروفيسكايت ذات النقاء العالي ومواد التغطية، مما يعالج التحدي الحاسم لثبات الأجهزة على المدى الطويل. تُدعم جهودهم بمبادرات صناعية واسعة النطاق، مثل المبادرة الأوروبية للبيروفيسكايت (EPKI)، التي تجمع بين الشركات المصنعة والمعاهد البحثية وصانعي السياسات لتسريع عمليات التوحيد القياسي والشهادة.

في المستقبل، يُتوقع أن يكون للأثر العالمي لـ PQPV أهمية كبيرة. يمكن أن تُعجل إمكانيات التكنولوجيا في توفير وحدات الطاقة الشمسية منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة باستخدام الطاقة الشمسية في المناطق التي تفتقر فيها البنية التحتية للطاقة التقليدية. علاوة على ذلك، قد تمكّن توافق النقاط الكوانتية من البيروفيسكايت مع التصنيع القابل للدوران والإلكترونيات القابلة للطباعة من إمكانية اتخاذ الإنتاج بمقاييس الجيجاوات مع تقليل مدخلات الطاقة والمواد.

ومع ذلك، تبقى التحديات قائمة، خاصة في ضمان السلامة البيئية وتكبير الإنتاج مع الحفاظ على الأداء. إن أصحاب المصلحة في الصناعة متفائلون بأنه بحلول عام 2025 وما بعدها، ستؤدي التعاونات المستمرة بين مطوري التكنولوجيا وموردي المواد والمستخدمين النهائيين إلى تمهيد الطريق لكي تصبح PQPV مساهمًا رئيسيًا في مزيج الطاقة المتجددة العالمي.

المصادر والمراجع

• Oxford PV
• Saule Technologies
• First Solar
• المختبر الوطني للطاقة المتجددة
• Helmholtz-Zentrum Berlin
• Meyer Burger Technology AG
• UL Solutions
• Microquanta Semiconductor
• المفوضية الأوروبية
• SolarPower Europe
• Toshiba Corporation
• DSM