اختصاصی بسپار/ جهش بسپارهای نورولتایی ترانما: فرصت طلایی برای صنعت پلیمر در عصر زیست‌پایداری
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر در حالی که صنعت ساختمان نزدیک به ۴۰ درصد از مصرف انرژی جهانی را به خود اختصاص داده است، فناوری بسپارهای نورولتایی ترانما (Transparent Photovoltaics – TPV) یعنی بسپارهای ترانمایی که نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند، در آستانه‌ی ایجاد انقلابی نو در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر قرار دارد. این فناوری نوظهور، که ترکیبی از ویژگی‌های ترانمایی (Transparency) و توانایی تبدیل انرژی خورشیدی است، فرصت‌هایی بی‌سابقه را پیش روی صنعت بسپار و پلاستیک گشوده است.
پنجره‌هایی که برق تولید می‌کنند
با گسترش برج‌های شیشه‌ای در شهرهای امروزی، سطح قابل نصب برای قاب‌های خورشیدی سنتی بر روی نما و پشت‌بام ساختمان‌ها رو به کاهش است. TPV راه‌حلی خلاقانه برای این محدودیت‌ها ارائه می‌دهد: جایگزینی پنجره‌های معمولی با سامانه‌های بسپاری ترانما که قابلیت تولید برق دارند.
دو رویکرد اصلی در توسعه TPVها مورد استفاده قرار گرفته است:
1. جذب انتخابی نور مرئی با استفاده از فناوری‌های فیلم نازک (Thin-Film) و انتقال انتخابی نور (Selective Light-Transmission)، که می‌تواند به بازدهی تبدیل توان (PCE) بیش از ۱۲ درصد در ترانمایی میانگین (AVT) به اندازه‌ی 20 درصد برسد.
2. تمرکز نور خورشیدی لومینسانس (Luminescent Solar Concentrator – LSC)، که با استفاده از مواد لومینسانس، نور UV/NIR را جذب کرده و به لبه‌های بسپار ترانما منتقل می‌کند. این روش می‌تواند AVT بالای ۷۴ درصد را بدون تغییر رنگ حاصل کند، اما هنوز بازدهی تبدیل توان در آن پایین است (تا ۱.۲۴ درصد).
فرصت برای مواد بسپاری: از چندسازه‌ها تا گرمانرم‌ها
ساختار این قاب‌های ترانما معمولا از بسپارهای پیشرفته نظیر گرمانرم‌ها (Thermoplastics)، کشپارها (Elastomers) و چندسازه‌ها (Composites) تشکیل شده‌اند. این مواد نه تنها وزن سبک‌تری نسبت به شیشه دارند، بلکه امکان رانشگری (Extrusion) و گرماشکل‌دهی (Thermoforming) آسان‌تری را فراهم می‌آورند. هم‌چنین استفاده از اسفنج‌های (Foam) بسپاری در لایه‌های میانی برای کنترل انتقال گرما و نور، در حال بررسی است.
شرکت‌هایی نظیر Ubiquitous Energy و Heliatek پیشتاز در این زمینه هستند و با همکاری مراکز پژوهشی، به دنبال ارتقای پایداری (stability)، پودمان‌پذیری (modularization) و ترانمایی طبیعی TPV هستند.
تجاری‌سازی در گروی چند چالش فنی
برای ورود موفق به بازار، TPV باید چند ویژگی کلیدی را به‌طور هم‌زمان تامین کند:
• بازدهی خوب در کنار ترانمایی زیاد،
• رنگ خنثی و هاله نوری کم، مشابه شیشه معمولی،
• امکان پودمان‌پذیری و اتصال سلول‌ها بدون افت در ترانمایی،
• پایداری بلندمدت در برابر نور، گرما و رطوبت.
کاربردهای فراتر از ساختمان: خودرو، گلخانه، موبایل
تجاری‌سازی موفق TPV تنها به بازار ساختمان ختم نمی‌شود. پنجره‌های خورشیدی خودروها در روزهای گرم تابستان می‌توانند با راه‌اندازی سیستم تهویه، از افزایش دمای خطرناک جلوگیری کنند. در گلخانه‌ها نیز استفاده از TPV منجر به توسعه مزارع هوشمند و خودکفا خواهد شد، که با استفاده از اینترنت اشیاء (IoT) تغذیه می‌شوند.
در مطالعه‌ای پیش‌بینی شده است که اگر در ساختمانی با نسبت پنجره به دیوار ۵۵ درصد از TPV با AVT به اندازه ی 15 درصد استفاده شود، بیش از ۴۰ درصد نیاز انرژی ساختمان تامین خواهد شد.
آینده‌ای روشن برای پلاستیک‌های پیشرفته
ورود فناوری TPV به بازار، می‌تواند نقش حیاتی صنعت پلاستیک را در زنجیره تامین انرژی تقویت کند. زیست‌پایداری به‌عنوان یک ارزش کلیدی در توسعه مواد بسپاری نوین نظیر زیست‌بسپارها مطرح شده و این مواد گزینه‌هایی عالی برای تولید بسترهای ترانما و مقاوم در برابر نور UV به‌شمار می‌روند.
با توجه به نیاز بازار جهانی برای انرژی پاک، زیبایی‌شناسی شهری و زیست‌پایداری، شرکت‌های فعال در حوزه بسپارها می‌توانند با توسعه مواد خاص و مشارکت در زنجیره تولید TPV، از فرصت طلایی سرمایه‌گذاری در این فناوری نوظهور بهره‌مند شوند.
پیشتازان جهانی در توسعه بسپارهای نورولتایی ترانما
چین: رهبر بلامنازع زنجیره تامین
چین با در اختیار داشتن بیش از ۸۰ درصد از زنجیره تامین قاب‌های خورشیدی، از جمله تولید پلی‌سیلیکون، ویفرهای سیلیکونی، باتری‌ها و پودمان‌های نورولتایی، به‌عنوان نقش‌آفرین اصلی در بازار جهانی شناخته می‌شود. شرکت‌هایی مانند Hanergy با تمرکز بر فناوری‌های فیلم نازک (Thin-Film) و همکاری با شرکت‌های خودروسازی و معماری، نقش مهمی در توسعه‌ی قاب‌های نورولتایی ترانما ایفا می‌کنند.
ژاپن: سرمایه‌گذاری در سلول‌های خورشیدی فوق نازک
ژاپن با سرمایه‌گذاری ۱.۵ میلیارد دلاری در توسعه سلول‌های خورشیدی فوق نازک، به‌دنبال رقابت با چین در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر است. این سلول‌ها به‌دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت نصب بر روی سطوح مختلف، برای محیط‌های شهری ژاپن ایده‌آل هستند. شرکت‌هایی مانند Sekisui Chemical با توسعه رزین‌های محافظ، به افزایش دوام این سلول‌ها کمک می‌کنند.
ایالات متحده: نوآوری در شفافیت واقعی
در آمریکا، شرکت‌هایی مانند Ubiquitous Energy با توسعه فناوری UE Power™، پوشش‌های ترانمای نورولتایی را ارائه می‌دهند که بدون تاثیر بر ظاهر پنجره‌ها، انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می‌کنند. این فناوری با جذب نور فرابنفش و فروسرخ و عبور نور مرئی، امکان تولید برق از سطوح شیشه‌ای را فراهم می‌کند.
اروپا: تمرکز بر ادغام معماری و انرژی
در اروپا، کشور آلمان بنیانگذار این نوآوری بوده است. اما امکان رقابت در تولید صنعتی با چین را ندارد. کشورهای اروپایی با بهره‌گیری از چارچوب‌های قانونی حمایتی و تقاضای بالا برای انرژی‌های تجدیدپذیر، به توسعه قاب‌های نورولتایی ترانما پرداخته‌اند. شرکت‌هایی مانند Onyx Solar در اسپانیا با ارائه راه‌حل‌های یکپارچه برای ساختمان‌ها، به‌دنبال افزایش بهره‌وری انرژی در معماری امروزی هستند.
