ابتكار خلايا شمسية عالية الكفاءة من الجرافين
كتبت: مها طه
وضح فريق من العلماء فى المملكة المتحدة طريقة للتعامل مع مادة الجرافين، والتى يزعموا بأنها أكثر المواد قدرة على امتصاص الضوء مقارنة بوزنها الخفيف، وهو ما قد يؤدى لاستخدامها فى جميع أنواع التكنولوجيا القائمة على الطاقة الشمسية فى المستقبل.
والجرافين معروف كنوع من المواد العجيبة، وهذا يرجع إلى خصائصه المذهلة، من حيث أنه موصل جيد فائق القوة والمرونة فى نفس الوقت، والمعضلة التى تواجه العلماء حاليًا هى الحصول على هذه المادة فى صورتها النانوية، والتى يقول بعض العلماء أن قدرتها على امتصاص الضوء ضعيفة.
وقال ”خوسيه أنجيوتا“، الباحث فى مجال الالكترونيات النانو فى جامعة سارى، أنه نتيجة لرقة الجرافين فى هذه الحالة فإنه يمتص قدر قليل من الضوء الساقط عليه، ولهذا السبب فهى غير مناسبة لأنواع كثيرة من التقنيات الضوئية التى سيتطلبها المستقبل.
وللرد على هذا قام العلماء بأخذ طريقة العمل من نموذج غير متوقع (عيون العث)، عن طريق محاكاة كيفية التقاط الضوء فى عيون العث عن طريق تراكيب صغيرة جدًا، والتى تمكنها من الرؤية فى الظلام، لتحديد الطريقة المثالية للاستفادة من الجرافين فى بناء تراكيب مشابهة، وقال ”رافى سيلفا“، رئيس معهد التكنولوجيا المتقدمة، أن عيون العث لها زخرفة مجهرية تسمح لها بأن ترى فى ظروف من الإضاءة الخافتة جدًا، وذلك عن طريق توجيه الضوء نحو منتصف العين، بالإضافة لحدوث عدد من الانعكاسات.
وتمت تجربة المحاكاة عن طريق استخدام الجرافين بصورته النانوية، حيث نما الباحثين الجرافين حول سطح معدنى محكم، ووضعوا نمط لتوجيه كميات إضافية من الضوء بشكل يشبه انعكاسات المرايا، وذلك داخل التركيب الجزيئي للشريحة الضوئية الرقيقة، وهذه الانعكاسات ستزيد من قدرة الجرافين على امتصاص الضوء بشكل كبير، فسترفع كفاءة الامتصاص من 3% لحوالى 95%.
وقال الباحثون أن هذه التقنية الجديدة التى ابتكروها قد تمكن أجهزة الاستشعار الشمسية الموجودة حاليًا أو حتى الأنواع الجديدة منها الموجودة فى الأجهزة البصرية من الاستفادة من الطاقة الضوئية والحرارية المحيطة بالجهاز، والتى كان من الصعب الاستفادة منها، كما سيتم طلاء الخلايا الشمسية بهذه المادة مما سيجعلها قادرة على امتصاص أكبر قدر من الضوء وحتى الضوء الخافت جدًا.
وقال ”سيلفا“ أن هذه التقنية يمكن استخدامها فى عمل حوائط ونوافذ ”ذكية“، حيث يمكنها أن تولد الكهرباء من الطاقة الضوئية والحرارية المحيطة بها، وتشغيل العديد من التطبيقات الذكية، هذه التكنولوجيا مازالت فى بدايتها، ولكن إذا كان الباحثون قادرين على العثور على شريك تجارى لتطوير ”الجارفين النانوى“ أكثر من ذلك، فقد نستبدل الألواح الشمسية التى تحتاج لمساحات واسعة بأجهزة استشعار ضوئية صغيرة تصلح لكل الأماكن تقريبًا.
المصادر
