مقدمه

یکی از چالش‌های اصلی بشر در طول تاریخ، تأمین انرژی لازم برای مصارف مختلف، از جمله مصارف صنعتی، کشاورزی و خانگی بوده است. با افزایش جمعیت جهان و توسعه صنایع و پیشرفت‌های صورت گرفته، مصرف انرژی نیز به شکل فزاینده‌ای افزایش یافته است. این امر، موجب شده تا از یک سو منابع مرسوم انرژی به‌ویژه سوخت‌های فسیلی، جوابگوی تقاضای روزافزون انرژی نبوده و محققین و دانشمندان روی به اشکال جدیدی از انرژی بیاورند. از سوی دیگر، آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های فسیلی و تلاش برای جلوگیری از تغییرات آب و هوایی حاصل از گرم شدن زمین هم، مزید بر علت شده و عملاً توسعه فناوری‌های پاک در حوزه انرژی، به یک اولویت مهم سرمایه‌گذاری از سوی دولت‌ها و نهادهای بین‌المللی مبدل شده است. یکی از مشهورترین انواع انرژی پاک، انرژی خورشیدی است که در سال‌های اخیر، به خوبی جای خود را در میان منابع تأمین انرژی باز کرده است. این منبع، کاملاً تجدیدپذیر و به دور از هر گونه آلایندگی بوده و فناوری‌های جذب و ذخیره‌سازی آن نیز، عموماً در دسترس قرار دارد و به همین دلیل هم، تجاری‌سازی آن‌ها با موفقیت قابل توجهی روبرو شده است. نمود بارز این امر، رواج فراگیر پنل‌های خورشیدی بر روی سقف بسیاری از خانه‌ها، اماکن عمومی و حتی پارک‌ها و مناطق تفریحی است که نشان از جایگزین شدن تدریجی این منبع پاک و لایزال به جای سوخت‌های فسیلی است.

استقبال چشمگیر از فناوری‌های خورشیدی و بازار رو به گسترش آن، بسیاری از شرکت‌های فناور را به فعالیت در این حوزه سوق داده است. استارت‌آپ‌ها نیز از این قضیه مستثنی نبوده و در سال‌های اخیر، بسیاری از محققین و کارآفرینان، با تکیه بر دانش خود، سعی در توسعه و تجاری‌سازی فناوری‌های جدید داشته‌اند. یکی از این استارت‌آپ‌های موفق، «Oxford Photovoltaics» است که در کمتر از یک دهه فعالیت خود، به دستاوردهای قابل‌توجهی رسیده است. در این نوشتار، مروری بر شکل‌گیری و سیر فعالیت‌های این کسب‌وکار نوپا خواهیم داشت.

«Oxford PV» نمونه‌ای از یک شرکت زایشی موفق

«آکسفورد پی‌وی»، یک شرکت مبتنی بر نانو فناوری و پیشگام در فناوری ساخت سلول‌های خورشیدی «PerovsKite» است که در سال 2010 میلادی، به‌عنوان یک شرکت زایشی از دانشگاه آکسفورد کار خود را آغاز نمود. این شرکت، در حال حاضر یکی از بزرگ‌ترین تیم‌های مهندسی جهان که منحصراً بر توسعه و تجاری‌سازی فناوری خورشیدی مبتنی بر ماده معدنی پروسکایت متمرکز هستند را دارا می‌باشد. با توجه به پیشرفت‌های صورت گرفته در سایت تحقیقاتی آکسفورد و خط تولید نیمه‌صنعتی در نزدیکی برلین، امکان انتقال سریع فناوری به فاز صنعتی و تولید به مقیاس آن فراهم بوده و به همین دلیل، این شرکت در سال جاری میلادی، خبر از تجاری‌سازی کامل فناوری ابداعی خود داد.

اگر فعالیت‌های توسعه‌ای «آکسفورد پی‌وی» را از زمان راه‌اندازی توسط پروفسور هنری اسنیث «Henry Snaith» و کوین آرتور «Kevin Arthur» مرور کنیم، با نقاط عطف مهمی مواجه خواهیم شد. برای مثال، انتشار مقاله‌ای از سوی پروفسور «اسنایث» در زمینه سلول‌های خورشیدی پروسکایت در سال 2012، یک گام بزرگ در توسعه فناوری محوری این شرکت محسوب می‌شود. در ادامه، تمرکز فعالیت‌های توسعه‌ای و تجاری‌سازی این شرکت در سال 2014، به سمت فناوری سلول‌های خورشیدی جفتی تغییر یافت و در نهایت، اولین نسخه 100 میلی‌متری این سلول‌ها، در سال 2015 میلادی در آزمایشگاه‌های «آکسفورد پی‌وی» تولید گردید. نسخه صنعتی سلول‌های خورشیدی پروسکایت، در سال 2017 تولید گردید و طی 2 سال اخیر، این شرکت در تلاش برای توسعه صنعتی و تولید تجاری سلول‌های خورشیدی است.

گفتنی است، بخشی از مالکیت «آکسفورد پی‌وی» (یکی از اولین شرکت‌ها در جهان که پروسکایت را به‌عنوان یک ماده جاذب نور خورشید برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته، با بازده بالا و هزینه پایین به رسمیت شناخت)، همچنان در اختیار دانشگاه آکسفورد قرار دارد.

محصولات و فناوری‌های کلیدی

«آکسفورد پی‌وی» مدعی است که پنل‌های خورشیدی ساخته شده با پروسکایت، در مقایسه با محصولات مشابه در بازار، قدرت بیشتری تولید نموده و با توجه به نرخ جذب انرژی و مقرون‌به‌صرفه بودن آن‌ها، نقشی کلیدی در تکامل فناوری‌های پاک و مقابله با تغییرات آب و هوایی دارند.

فناوری سلول خورشیدی پروسکایت، به تولیدکنندگان ماژول و سلول‌های خورشیدی سیلیکونی امکان بهبود عملکرد محصولات تولیدی را می‌دهد. بهبود عملکرد سیستم‌های فتوولتاییک سیلیکونی، به‌طور قابل‌توجهی به کاهش هزینه‌ها کمک نموده و باعث می‌شود تا در سطح جهانی، استفاده از انرژی خورشیدی با استقبال بیشتری مواجه شود. همان‌طور که اشاره شد، تغییرات آب‌وهوای جهانی، استفاده از انرژی‌های پاکیزه را به یک ضرورت تبدیل نموده و سلول خورشیدی پروسکایت-سیلیکونی، جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی خواهد بود.

اما پروسکایت چیست و چگونه کار می‌کند؟ پروسکایت نام دیگر تیتانات کلسیم معدنی یا «CaTiO3» است که برای نخستین بار در سال 1839 میلادی، در کوهستان‌های «Ural» کشف شد و نام آن از کاشف اولیه، کانی‌شناس مشهور روس «Count Lev Perovski» گرفته شده است. «آکسفورد پی‌وی»، با جایگزینی عناصر دیگر به جای کلسیم، تیتانیوم و اکسیژن و در عین حال، حفظ ساختار کریستالی این ماده معدنی، سعی در استفاده از خواص الکترو اپتیک آن دارد. لازم به ذکر است که سلول‌های خورشیدی سیلیکونی معمول، عموماً قادر به جذب فوتون‌های کم انرژی‌تر حاضر در انتهای پایینی طیف خورشیدی هستند، در حالی که سلول‌های خورشیدی پروسکایت، می‌توانند فوتون‌های پرانرژی انتهای آبی طیف خورشیدی را جذب نمایند.

فناوری فتوولتائیک پروسکایت «آکسفورد پی‌وی»، طوری طراحی شده که در بالای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی معمولی و با یک ساختار چند پیوندی (پشت سر هم) قرار می‌گیرد. سلول‌های شفاف پروسکایت، فوتون‌های پرانرژی را جذب نموده و فوتون‌های با انرژی کمتر را به سلول‌های سیلیکونی پایین‌تر منتقل می‌کند. ساختار به‌هم‌پیوسته مذکور، می‌تواند کارایی پنل خورشیدی را افزایش داده، هدفی که تنها با استفاده از سلول‌های سیلیکونی امکان‌پذیر نیست.

البته سلول‌های خورشیدی «آکسفورد پی‌وی» هنوز به مرحله محصول نهایی نرسیده و از نظر تجاری در دسترس نیستند، اما انتظار می‌رود که با نصب و تجهیز خط تولید جدید در سال جاری میلادی، در پایان سال 2020 شاهد عرضه محصول به بازار باشیم. برنامه «آکسفورد پی‌وی»، فروش اولین گروه محصولات به تولیدکنندگان ماژول‌های خورشیدی است. این شرکت انتظار دارد تا با ورود فناوری جدید، نظم فعلی بازار را بر هم زده و با کاهش قابل‌توجه هزینه‌ها و سودآوری مناسب، اقتصاد فتوولتائیک‌های سیلیکونی، با تغییر و تحول محسوس مواجه شود.

یک نکته قابل‌توجه در استراتژی‌های توسعه و تجاری‌سازی «آکسفورد پی‌وی»، خط تولید به نسبت کوچک این شرکت در آلمان است. این تجهیزات، در سال 2016 میلادی و با متراژ تقریباً 17000 متری برپا شده و مجهز به امکانات ساخت سلول‌های پروسکایت-سلیکون در مقیاس تجاری است. ویژگی مهم این سایت، پشتیبانی از انتقال فناوری از آزمایشگاه به فرایندها و تجهیزات مقیاس صنعتی است که می‌تواند آمادگی لازم برای تولید انبوه سلول‌های خورشیدی در آینده را فراهم نماید. به عبارت دیگر، سایت تولید «آکسفورد پی‌وی» در آلمان، یک دوره گذار برای انتقال از تولید آزمایشگاهی به تولید صنعتی محسوب می‌شود که زیرساخت‌های لازم برای تولید انبوه را آماده می‌سازد.  

استراتژی توسعه، فروش و درآمدزایی

«Oxford PV» در حال توسعه و تجاری‌سازی فیلم‌های نازک پروسکایت است که می‌توانند مستقیماً بر سطح سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، سلول‌های خورشیدی «CIGS» یا شیشه چاپ شوند. این کار، باعث افزایش بازده سلول‌های خورشیدی موجود در بازار شده و در یک ساختار سلول خورشیدی چند پیوندی یا «Tandem Solar Cell»، تأثیر آن بیشتر نیز می‌شود. (سلول‌های خورشیدی چند پیوندی، روشی برای افزایش بازده سلول‌ها است، چرا که سلول‌های خورشیدی معمولی یا تک اتصالی، توانایی بهره‌برداری از تمامی طیف نور خورشید را نداشته و قادر به جذب فوتون‌های نوری با سطح انرژی متفاوت نیستند. با استفاده از چند سلول خورشیدی پشت سر هم که هر کدام دارای قابلیت جذب متناسب با بخشی از طیف نور خورشید است، می‌توان مانع از این اتلاف انرژی شد و بازده بسیار بالاتری به دست آورد که این امر، اساس کار سلول‌های خورشیدی چند پیوندی است.)

با استفاده از فرآیندهای چاپ شناخته‌شده مبتنی بر مواد خام ارزان و در دسترس، «آکسفورد پی‌وی» به یک فناوری پربازده و مقرون‌به‌صرفه دست یافته که می‌تواند استقبال تولیدکنندگان ماژول و سایر مشتریان را به همراه داشته باشد. البته این شرکت در کنار این بازار، نیم‌نگاهی هم به درآمدزایی از طریق صدور مجوزهای بهره‌برداری از فناوری دارد که با توجه به سبد گسترده دارایی‌های فکری، پتانسیل درآمدی فراوانی را در پی خواهد داشت.

جذب سرمایه  

«آکسفورد پی‌وی» در زمینه جذب سرمایه و تأمین مالی پروژه‌های توسعه‌ای خود بسیار موفق بوده است. این شرکت، از ابتدای تأسیس در سال 2010 میلادی، جذب سرمایه از فرشتگان کسب‌وکار و «VC»ها را در دستور کار خود قرار داده و بنا بر آخرین گزارش‌ها، تاکنون موفق به جذب بالغ بر 152.2 میلیون دلار سرمایه شده است. از مهم‌ترین سرمایه‌گذاران «آکسفورد پی‌وی» می‌توان به «Parkwalk Advisors»، «MTI»، «Equinor»، «Federal Ministry for Economic Affairs and Energy»، «Goldwind»، «Meyer Burger Technology»، «Legal & General Group» و «Winton Ventures» اشاره نمود.

لازم به ذکر است که «آکسفورد پی‌وی» در سال 2016 میلادی و با هدف تسریع در انتقال فناوری‌های آزمایشگاهی خود به فرآیندها و تجهیزات مقیاس صنعتی، سایت سابق تولید فیلم نازک شرکت «Bosch Solar» را خریداری نمود. برای این منظور، یک بودجه تحقیقاتی 15 میلیون یورویی از سوی بانک سرمایه‌گذاری اروپا «EIB» به این شرکت اختصاص یافت تا فرآیند تجاری‌سازی فناوری سلول خورشیدی پروسکایت تسریع گردد.