لا تنتهي عجائب الخلايا الشمسية وأسرارها، التي تثبت -يومًا تلو الآخر- أنها ليست مقصورة على توليد الكهرباء النظيفة فحسب، بل تمتد فوائدها إلى ما هو أبعد من ذلك، بما في ذلك مساعدة المرء على استعادة بعض حواسه المفقودة مثل البصر.

وستمثل تلك التقنية، حال نجاحها وتطبيقها على البشر، بداية لحقبة جديدة من تطبيقات الألواح الشمسية التي قد تجعل تلك الأدوات النظيفة أحد أهم المنجزات العلمية في العقود الماضية.

وظل توصيل مصدر كهربائي بدماغ الإنسان عبر إدخال أسلاك بداخله أحد التحديات التي تعوق العديد من التطبيقات الابتكارية ذات الصلة بالطاقة الشمسية، وهو ما دفع العلماء إلى العمل عليه ومحاولة تفاديه، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

تحسين جودة الحياة

ربما تبدو مسألة زرع الخلايا الشمسية الصغيرة في عين إنسان ضربًا من ضروب الخيال العلمي، غير أن هذا ما حدث مع فريق بحثي من جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية يعمل -الآن- على تلك الفكرة وإثبات مدى جدواها، وفق دراسة بحثية منشورة على الموقع الرسمي للجامعة.

ومن الممكن أن تُسهم تلك التقنية في تحسين جودة الحياة للأشخاص الذين يعانون أمراض العيون غير القابلة للشفاء بالمعايير الطبية.

وتتفاعل الأطراف الاصطناعية مع الجهاز العصبي لاستعادة الأداء الوظيفي المفقود لهذا العضو أو ذاك، وهذا ما دفع الباحثين في جامعة نيو ساوث ويلز إلى استكشاف إذا كانت هناك تقنية أطراف اصطناعية لديها القدرة على استعادة الرؤية في الأشخاص المصابين بتلف في المستقبلات الضوئية، خلايا متخصصة في شبكية العين قادرة على التقاط الضوء وتحويلها إلى إشارات كهربائية يمكن إرسالها إلى العين
.
وهناك معضلة رئيسة واحدة ممثلة في كيفية تشغيل تلك الشرائح عبر توصيلها بالكهرباء، وهو أمر يصيب المرء بالهلع حينما يفكر في كيفية تركيب بطارية لتشغيل مستشعر الكاميرا الموجود داخل عينيه، أو حتى كيف يمكنه تغييرها أو شحنها.

الخلايا الشمسية هي الحل

هناك تقنية أخرى تستطيع تحويل الضوء مباشرةَ إلى كهرباء، وهي الخلايا الشمسية، وفق تقرير اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وقال مهندس الخلايا الكهروضوئية أودو رومر: "الأشخاص الذين يعانون أمراضًا معينة مثل متلازمتي التهاب الشبكية الصباغي والضمور البقعي -أمراض وراثية تصيب العين- المرتبطتين بالعمر يفقدون بصرهم ببطء نتيجة تدهور المستقبلات الضوئية في مركز العين".

وأضاف رومر: "كان الاعتقاد السائد منذ مدة طويلة هو أن الأدوات الطبية الحيوية التي تُزرع في شبكية العين يمكن أن تحل محل المستقبلات الضوئية التالفة، وإحدى الطرق لإنجاز ذلك هو استعمال الأقطاب الكهربائية لإحداث نبضة جُهد قد تمكّن الأشخاص من رؤية بقعة صغيرة".

وحينما يقع الضوء على الشبكية الموجودة في مؤخرة العين، تحوله المستقبلات الضوئية إلى إشارات كهربائية تنتقل من شبكية العين عبر العصب البصري إلى المخ؛ حيث يجري ترجمتها وتحويلها إلى صور يراها الإنسان.

بداية الفكرة

قال مهندس الخلايا الكهروضوئية أودو رومر، إن فكرة استعمال الخلايا الشمسية في التحفيز البصري ظلّت تراود خياله لغرابتها ومدى نفعيتها حال صارت تلك التقنية واقعًا ملموسًا.

وأوضح رومر: "ظلّ هذا الأمر عالقًا في ذهني بسبب روعته، وذات مرة حينما كنت أناقش مشروعًا بحثيًا مع مشرفي، كنا نتحدث عن الخلايا الشمسية متعددة الوصلات، وهي في الأساس مجموعة ألواح شمسية مختلفة مكدّسة فوق بعضها للاستفادة من الطيف الشمسي الكامل على النحو الأمثل".

وتابع: "عند تلك النقطة، أدركت أبعاد الفكرة وحدثت نفسي بأنه ربما يؤدي تكديس الخلايا الشمسية إلى حل أحد التعقيدات المتعلقة بالتقنية المشابهة التي تعمل عليها شركة بالانكر (Palanker)، والتي تعتمد على زرع خلايا شمسية مصنوعة من السيليكون داخل العين".

تكديس الخلايا الشمسية

يعتقد مهندس الخلايا الكهروضويية أودو رومر أن هناك إمكانية لتجاوز المشكلات التي عرقلت عمل شركة بالانكر عبر تكديس الألواح الشمسية وتغيير مادة أشباه الموصلات المستعملة في الجهاز.

وقال رومر: "احتاج فريق البحث في بالانكر إلى ربط 3 خلايا شمسية صغيرة من السيليكون في كل بكسل -عنصر الصورة- لزيادة الجُهد إلى قيمة عالية بما يكفي لتحفيز الخلايا العصبية على النحو المنشود"، في تصريحات تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وواصل: "لتحفيز الخلايا العصبية، رأينا أننا بحاجة إلى جُهد أعلى مما تحصل عليه من خلية شمسية واحدة، بمعنى أنك إذا تخيّلت المستقبلات الضوئية على شكل بكسلات؛ فإننا سنحتاج إلى 3 خلايا شمسية لتوليد ما يكفي من الجُهد لإرساله إلى المخ".

وتابع: "يساعد تكديس الخلايا الشمسية على إنجاز الشيء نفسه تمامًا (مثل ربطها ببعضها بعضًا) ولكنه من المحتمل أن يسمح ببكسلات أصغر، ومن ثَم دقة أعلى".

وأتم: "بينما لا نستطيع بسهولة تكديس الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون، يحدث هذا بشكل روتيني إلى حد ما باستعمال مواد مثل زرنيخيد الغاليوم".

عملية زرع ناجحة

ما زالت التقنية في مرحلة إثبات المفهوم علميًا، وتبقى الخطوة التالية الممثلة في تحويل الخلايا الشمسية الصغيرة إلى وحدات البكسل الصغيرة اللازمة للرؤية الدقيقة.

وقال مهندس الخلايا الكهروضوئية أودو رومر: "نجحنا -حتى الآن- في وضع خليتين شمسيتين فوق بعضهما في المختبر على مساحة كبيرة- قرابة 1 سنتميترًا مربعًا، وحققنا بعض النتائج الجيدة".

وتوقع أنه وبعد خضوعها لاختبارات معملية مكثفة وتجارب على الحيوانات، ستصل المساحة إلى نحو 1 مليمتر مربع، وبكسلات حجمها قرابة 50 ميكرومترًا، لتكون عندها الخلايا الشمسية مستعدة للاختبار في البشر".

(الميكرومتر هو وحدة طول في النظام الدولي للوحدات ويعادل جزءًا من مليون من المتر)

موضوعات متعلقة..

• تركيب الخلايا الشمسية في مصر.. حوافز حكومية تواجه تحديات (تقرير)
• رفع كفاءة الخلايا الشمسية باستعمال البخار من الغلاف الجوي.. دراسة مصرية
• الخلايا الشمسية النانوية.. طاقة متجددة أكثر أمانًا

اقرأ أيضًا..

• فرص الهيدروجين الطبيعي.. ودولة أفريقية فقط في العالم تبدأ الإنتاج
• افتتاح أول ساحة انتظار سيارات بالطاقة الشمسية في أوروبا خلال أبريل (صور)

• أدنوك تسابق الزمن لبدء مشروع غاز مسال جديد.. ورهان إماراتي قطري