علماءٌ يُطورونَ خلايا شمسيّة أرفع بمائةِ مرةٍ من شعرةِ الإنسانِ

استمع على ساوندكلاود 🎧

يُعاني الجميعُ بكلِ تأكيدٍ من مشكلِة البطاريةِ في الهواتفِ المحمولةِ، حيث لا تلبَثُ أنْ تشحنَ بطاريةَ هاتفك إلا وتفرغ من جديد. تصور أنه توجد طريقة لشحنِ الهاتفِ المحمولِ بشكلٍ مباشرٍ من خلال أشعة الشمس، بكل تأكيد سنحتاج إلى الخلايا الشمسية التي تحول ضوء شمس إلى كهرباء لتحقيق ذلك، ولكن يتبقى لدينا مشكلة وهي الحجم الكبير لهذه الخلايا الشمسية. تمكّن باحثون من كوريا الجنوبية وتحديداً في معهد غوانجو (Gwangju) للعلوم والتكنولوجيا من اختراع خلايا شمسية رقيقة جداً ومرنة أيضا. هذه الخلايا الشمسية الجديدة رقيقة لدرجة أننا نستطيع لفها على قلم رصاص أو حتى أشياء أصغر من ذلك، وتبين صورة الغلاف هذه الخلايا وهي ملفوفة على حافة لوح زجاجي سماكته 1 ملمتر فقط.[1]

تبلغُ سماكةُ هذه الخلايا الشمسيّةِ الجديدةِ حوالي 1 مايكرومتر فقط، وهي سماكة تعادلُ جزءاً من المليون من المتر، وحتى نستطيع تخيل مدى قلة سماكتها يكفي أن نقارنها مع شعرة الإنسان التي تعادل سماكتها بين 10 و 200 مايكرومتر.[1]

السماكة القليلة لهذه الخلايا تعني أننا في يوم من الأيام سنحصل على خلايا شمسية تُمكنُ الأجهزةَ الالكترونية من الحصولِ على الطاقةِ مباشرة من أشعة الشمس، فهذه الأجهزة كجهاز تَعقّب المؤشرات الحيوية أثناء التمارين الرياضية، والنظارات الذكية، وأجهزة هاتف المحمول لن تفرغَ بطارياتها إلا بصعوبة. أما قدرة هذه الخلايا على الانحناء فستعطينا القدرة على صناعة أجهزة الكترونية قابلة للارتداء، والحصول على الطاقة من الشمس مباشرة، كالساعات الذكية، وبدلات رواد الفضاء. [1]

تم تطوير المادة المصنعة للخلايا من انصاف النواقل، تحديداً زرنيخ الجاليوم (gallium arsenide)، فيتم صبها مباشرة على ركيزة مرنة، ومن ثم وصل هذه الخلايا مع قطب كهربائي عن طريق اللحام البارد (اللحام البارد هو طريقة لدمج قطعتين عن طريق الضغط بدون استخدام الحرارة). تم إضافة طبقة معدنية في أسفل الخلايا، ومهمة هذه الطبقة إعادة الفوتونات الشاردة إلى الخلايا مما يزيد من فعاليتها. [1]

يؤكد (Lee) وهو أحد الباحثون الكوريون أن هذه الخلايا هي أقل هشاشة في حال تم ثنيها، فليست كالخلايا الشمسية الأكبر سُمْكاً، وبالرغم من ذلك لهما أداء متماثل، هذا إن لم تتفوق على الخلايا الأقل سماكةً. [1]

في اختبارات الباحثين، كانت النتائج تشير إلى امكانية انحناء هذه الخلايا حول نصف قطر مقداره 1.4 مليمتر، لكن في الواقع تمت التجربة على نوع آخر من الخلايا الرفيعة وثنيها حول نصف قطر مقداره 0.35 مليمتر تقريبا [1]

المحاولة الكورية لم تكن المحاولة الوحيدة لصناعة خلايا شمسية رقيقة، حيث تمكن علماء من معهد ماساتشوستس من صناعة خلايا شمسية خفيفة لدرجة أنهم استطاعوا وضعها على فقاعة صابون دون أن تنفجر هذه الأخيرة. لكن كان هنالك مشكلة مع هذه الخلايا أنها خفيفة جداً، لدرجة أنها لا تصلح للاستعمال، فنفخة واحدة عليها ربما ستخرقها.[2]

كما قام فريق اخر من الباحثين في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا MIT بتطوير تقنية تسمح بطباعة الخلايا الشمسية كالورق والذي تناولناه في مقال سابق للباحثون السوريون

هنا

قطاع آخر مهمٌ جداً في مجالِ تطويرِ الخلايا الشمسية وهو زيادة كفاءتها، وهو قطاعٌ نشيط جداً ويتسابق العلماء والباحثون إلى الوصول إلى نسب أعلى من حيث الكفاءة في تحويل الضوء إلى كهرباء، وآخر نسبة تم تسجيلها هي (34.2) بالمئة بدون استعمال أي أدوات لتركيز الشمس، وهي نسبة جيدة جداً وصل إليها مجموعة من الباحثين في جامعة (New South Wales) في استراليا وتم الوصول إلى نسبة كفاءة 40 في المئة ولكن مع استعمال طرق لتركيز أشعة الشمس. [3]

مجال الطاقة الشمسية هو مجال خصب جداً للبحوث العلمية، والتطور فيه يأخذ منحى متزايد. تم بنتيجة هذه البحوث إنتاج خلايا شمسية أكثر كفاءة وأقل سماكة وأكثر قابلية للانحناء. وربما نصل في يوم من الأيام إلى اعتماد كامل على الطاقة الشمسية، وغيرها من مصادر الطاقة المتجددة، حتى نبتعد نهائياً عن الوقود الأحفوري، وبكل تأكيد ستشكرنا أمنا الطبيعة على ذلك.

المصادر:

[1] هنا

[2] هنا

[3] هنا