طاقة متجددة النشرة الاسبوعية تقارير الطاقة المتجددة سلايدر الرئيسية

ألواح شمسية تعمل 1000 ساعة متواصلة بكفاءة.. أين تُستعمَل؟

محمد عبد السند

2023-04-11

0 7٬293

يتسابق كثيرون على اقتناء ألواح شمسية تساعد في توليد الكهرباء النظيفة، وفي الوقت نفسه توفر عليهم عناء فواتير الكهرباء الضخمة.

وفي هذا السياق، برزت الألواح الشمسية العضوية أحدث ما توصّل إليه العلماء من ابتكارات في صناعة الطاقة المتجددة، بهدف تعزيز سعة الكهرباء المولّدة من المصادر الخضراء.

وتتنامى أهمية استعمال الطاقة الشمسية في الزراعة يومًا تلو الآخر، من خلال دمج المصفوفات الشمسية في الأراضي الزراعية دون أن تتأثر، ويسمح ذلك للمزارعين بزراعة المحاصيل وتوليد الكهرباء النظيفة في الوقت نفسه.

وبينما تتسابق دول العالم على تبني مصادر طاقة بديلة، يزداد الطلب على خيارات الطاقة المتجددة، وألواح شمسية متعددة الأنوع، حسبما ذكرت مؤسسة "ناشونال ساينس فاونديشن".

ومع ذلك، يمكن أن تشغل الألواح الشمسية مساحة كبيرة، بل يكون من الصعب -غالبًا- قياسها، ومن هنا يبرز مغزى فكرة الألواح الشمسية العضوية، بحسب معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.

الألواح الشمسية العضوية

استحدث مجموعة من العلماء الألواح الشمسية العضوية التي تُركز على استعمال الأرض في إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية والزراعة في آن واحد.

فعلى سبيل المثال، يمكن أن تنير الألواح الشمسية المُستَبدلة بالزجاج في الصوبات الزراعية المصابيح، كما يمكن أن تقود العملية ذاتها إلى التحكم في المياه داخل الصوبة، بل حتى داخل مزرعة بالكامل، لكن السؤال الذي قد يتردد هنا: كيف يبني المرء الألواح الشمسية التي لديها القدرة على امتصاص الطاقة من ضوء الشمس دون حجب الضوء الذي لا تستغني عنه النباتات بأي حال من الأحوال؟

تستقر الإجابة عن هذا السؤال لدى عالم المواد في جامعة كاليفورنيا الأميركية يانغ وانغ، وفريق البحث التابع له، عبر تصميم تلك الألواح الشمسية العضوية شبه الشفافة.

ففي دراسة نشرتها مجلة "نيتشر ساستينابليتي"، اكتشف الباحثون تطبيقًا جديدًا للألواح الشمسية لا يستلزم توافر مساحات كبيرة من الأراضي.

فكرة العمل والمزايا

طوّر الباحثون، بدعم جزئي من مؤسسة "ناشونال ساينس فاونديشن" الأميركية، إستراتيجية ابتكارية لزيادة الخلايا الشمسية العضوية شبه الشفافة.

وتعتمد تلك الخلايا الشمسية العضوية على مواد كربونية، على النقيض من المواد غير العضوية المستعملة في الأجهزة التقليدية.

وفي الخلايا الشمسية العضوية، دمج الباحثون طبقة من مادة كيميائية طبيعية يُطلق عليها "الغلوتاثيون"، وهي مادة تُباع بصفتها مكملًا غذائيًا مضادًا للأكسدة دون وصفة طبية، لحماية الخلايا في جسم الإنسان من أضرار ما يُسمى "الجذور الحرة".

ووجد الباحثون أن إضافة "الغلوتاثيون" قد أسهمت في إطالة العمر الوظيفي للخلايا الشمسية العضوية، وحسّنت من كفاءتها.

وفوق هذا وذاك تتيح الخلايا الشمسية العضوية شبه الشفافة وصول القدر الكافي من ضوء الشمس إلى النباتات في النموذج الأولي لصوبة زجاجية بحجم دُمية صغيرة.

وفي هذا الصدد، قال كبير الباحثين يانغ: "المواد العضوية ملائمة إلى حد كبير للخلايا الشمسية الزراعية بفضل قدرتها المميزة على امتصاص الضوء".

عيب واضح

بجانب المزايا التي تتيحها، تُظهر الخلايا الشمسية العضوية عيبًا واضحًا، قد يكون السبب الرئيس في عدم انتشارها على النحو المأمول.

وفي هذا الصدد، أوضح يانغ: "العيب الرئيس في تلك التقنية الذي يحول دون استعمالها على نطاق واسع هو عدم استقرارها".

ولفت إلى أن الخلايا الشمسية الزراعية تميل إلى أن تتحلل بوتيرة أسرع من نظيراتها غير العضوية؛ نظرًا إلى أن ضوء الشمس يمكنه أن يتسبب في تأكسد المواد العضوية، ومن ثم تفقد تلك المواد الإلكترونات التي لا غنى عنها لتوليد الكهرباء.

ووجد الباحثون أن الطبقة الإضافية من "الغلوتاثيون" قد حالت دون تأكسد المواد الأخرى في الخلايا الشمسية؛ ما يساعد الخلايا العضوية على المحافظة على أكثر من 80% من كفاءتها في أعقاب 1000 ساعة من الاستعمال المتواصل، مقابل أقل من 20% في حالة عدم وجود الطبقة الإضافية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..