التطبيقات المبتكرة لتكنولوجيا الليزر في قطاع الطاقة الجديدة
أصبحت تقنية الليزر حجر الزاوية في الابتكار في صناعة الطاقة الجديدة، إذ أتاحت تحقيق إنجازات نوعية في الكفاءة والدقة والاستدامة في تصنيع البطاريات، والخلايا الكهروضوئية، وأنظمة طاقة الهيدروجين. إن معالجتها بدون تلامس، ودقتها البالغة ميكرونًا واحدًا، ومرونتها تجعلها لا غنى عنها لحلول الطاقة من الجيل التالي. وفيما يلي تطبيقاتها المبتكرة الرئيسية التي تقود هذا التحول:
1.إحداث ثورة في تصنيع البطاريات
- لحام البطارية الأسطوانية ذات اللسان الكامل
يعالج اللحام بالليزر تحدياتٍ حرجة في إنتاج البطاريات الأسطوانية كاملة السماكة، مثل تشكيل رقائق معدنية دقيقة المستوى واللحام عالي الدقة. شركات مثلييفي ليزرلقد قمنا بتطوير خطوط تجميع آلية قادرة على إنتاج 360 بطارية في الدقيقة، مما أدى إلى تعزيز كفاءة الإنتاج والجودة بشكل كبير لشركات الصناعة الرائدة مثل كاتل وBYD.
- معالجة المواد ذات الانعكاسية العالية
النحاس والألومنيوم، وهما عنصران أساسيان في مكونات البطاريات، يعكسان ضوء الليزر بشكل كبير، مما يُعقّد عملية اللحام. ابتكارات مثلليزر الأشعة تحت الحمراء المركب ذو الضوء الأزرق(على سبيل المثال، باوتشينشين's إتش إم بي 3000) تعمل على زيادة معدلات الامتصاص للنحاس، مما يتيح لحامات مستقرة وخالية من البقع بنسبة إنتاج 99.9% في المناطق الحرجة مثل علب الخلايا والصمامات المقاومة للانفجار.
- معالجة الأقطاب الكهربائية وتعزيزات السلامة
يتم استخدام الليزر لتسجيل أقطاب الأنود(تحقيق التسامح في العمق ±1 ميكرومتر) ونسيج حالة الخلية، مما يحسن التصاق طلاء الرش والقوة الهيكلية بنسبة تزيد عن 100%، مما يعزز سلامة البطارية
بالنسبة للصمامات المقاومة للانفجار، يضمن اللحام بالليزر التحكم الدقيق في الضغط (عتبة التمزق 0.4–0.7 ميجا باسكال)، وهو أمر بالغ الأهمية لمنع الانفلات الحراري.
2.تطوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية
- معالجة الخلايا الشمسية البيروفسكايت
تتيح أشعة الليزر فائقة السرعة إمكانية إنشاء أنماط دقيقة للغاية وتنظيف الحواف والحفر لخلايا البيروفسكايت.ييفي ليزرمعدات بطارية خام الكالسيوم والتيتانيوم تحقق استقرارًا تشغيليًا بنسبة 98%، مما يدعم إنتاج وحدات البيروفسكايت عالية الكفاءة
كما تم استخدام ليزر النانو ثانية منخفض التكلفة لإنشاء وحدات ذات كفاءة تصل إلى 21.07%، مما يقلل تكاليف التصنيع دون المساس بالأداء.
- كفاءة خلايا بيرك وTOPCon
تقنيات التنشيط والاستئصال بالليزر تعزز كفاءة الخلايا. على سبيل المثال،ريس ليزرتساعد تقنية معالجة خلايا قبل الميلاد خلايا توبكون على تجاوز 26% من الكفاءة
يؤدي تنشيط البورون بالليزر في خلايا توبكون إلى تقليل استهلاك الفضة وتعزيز التوصيل، في حين يعمل التلدين بالليزر على تحسين تخميل خلايا إتش جيه تي وتقليل الاضمحلال.
- تغليف الزجاج بالزجاج
تلحم ليزرات الفيمتوثانية هياكل زجاجية متجانسة لوحدات زجاجية مزدوجة، مما يُنتج أختامًا محكمة تمنع دخول الرطوبة. هذا يُلغي الحاجة إلى أختام حواف البوليمر التقليدية، ويُقلل من تكاليف المواد، ويُطيل عمر الوحدة من خلال منع التآكل.
3.تمكين البنية التحتية لطاقة الهيدروجين
- معالجة الصفائح ثنائية القطب لخلايا الوقود
قنوات تدفق دقيقة بالليزر في صفائح ثنائية القطب، تحقق دقة 10 ميكرومتر وتزيد كثافة الطاقة بنسبة 15%. يُعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لتحسين توزيع المواد المتفاعلة وزيادة كفاءتها في خلايا وقود الهيدروجين.
- الكسوة بالليزر لمقاومة التآكل
تضيف الكسوة بالليزر طلاءات مقاومة للتآكل إلى المكونات الحيوية في أجهزة التحليل الكهربائي وأنظمة تخزين الهيدروجين، مما يعزز المتانة في البيئات المسببة للتآكل.
4.التطبيقات الناشئة والاتجاهات المستقبلية
- أنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة
تستخدم أجهزة الليزر لحام وحدات وبطاريات لتخزينها على نطاق واسع، مما يضمن اتصالات قوية وإدارة حرارية.ييفي ليزرتغطي حلول التجميع المعيارية كل شيء بدءًا من تكامل الخلايا إلى العبوة وحتى أنظمة التخزين في حاويات.
- إنتاج الهيدروجين الأخضر
يتم استخدام الليزر في تصنيع خلايا التحليل الكهربائي باستخدام محفزات وأغشية مثالية، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة إنتاج الهيدروجين.
- الذكاء الاصطناعي والتكامل الرقمي
يتيح الجمع بين الليزر ومراقبة الجودة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي (على سبيل المثال، مراقبة اللحام في الوقت الفعلي) والتوائم الرقمية إمكانية الصيانة التنبؤية والتصنيع التكيفي، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل والنفايات.
خاتمة
تُسرّع تقنية الليزر عملية التحول في مجال الطاقة الجديدة من خلال حل تحديات التصنيع الرئيسية وتوفير حلول عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة. بدءًا من سلامة البطاريات وكفاءة الطاقة الشمسية وصولًا إلى البنية التحتية للهيدروجين، تُعدّ الابتكارات في تطبيقات الليزر بالغة الأهمية لتحقيق أهداف الاستدامة العالمية. وستركز التطورات المستقبلية على الليزر متعدد الأطوال الموجية، ودمج الذكاء الاصطناعي، والعمليات القابلة للتطوير للتقنيات الناشئة مثل بطاريات الحالة الصلبة والهيدروجين الأخضر.
