رئيسية أخبار الطاقة المتجددة طاقة متجددة

تقنية تعزّز كفاءة الألواح الشمسية.. كهرباء أكثر نظافة

محمد عبد السند

2024-10-21

0 410

كفاءة الألواح الشمسية — البلورات النانوية - الصورة من موقع جامعة كيرتن الأسترالية

تقف الألواح الشمسية على أعتاب مرحلة جديدة في أعقاب الكشف عن تقنية غير تقليدية يُتوقع أن تُسهم في تعزيز كفاءتها في إنتاج الطاقة الكهربائية.

وتعتمد التقنية الجديدة التي استحدثها نُخبة من الباحثين الأستراليين على آلية معينة لزيادة عدد الجزيئات التي تلتصق بسطح بلورات النانو شبه الموصلة الصغيرة، ويزعم الباحثون أن هذا الاكتشاف سيعزّز من كفاءة الخلايا الشمسية وأدائها.

ويظهر التأثير الذي تحدثه بلورات كبريتيد الزنك النانوية في قدرة الجزيئات على الالتصاق بسطحها؛ ما يتيح تعديل الوظائف الكيميائية لها، وما لذلك من انعكاسات إيجابية في التطبيقات المختلفة المتضمِنة لهذا العنصر، ومن بينها الألواح الشمسية.

وفتح استعمال تقنية النانو في الخلايا الشمسية آفاقًا جديدة وإمكانات محسّنة لتعظيم الاستفادة من الطاقة الشمسية؛ ما يجعل هذا المصدر النظيف للطاقة ذا جدوى أكثر من أي وقت مضى، وخيارًا جاذبًا لسد احتياجات الكهرباء المتنامية، وفق معلومات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

ومن المتوقع أن تلامس سعة تركيبات الألواح الشمسية عالميًا 593 غيغاواط خلال العام الجاري (2024)، صعودًا بنسبة 29% عن نظيرتها في العام الماضي (2023)؛ ما يحافظ على النمو القوي حتى بعد زيادة متوقعة بنسبة 87% في عام 2023.

البلورات النانوية

توصل الباحثون في جامعة كيرتن بولاية أستراليا الغربية إلى نتيجة مفادها بأن تعديل شكل بلورات النانو شبه الموصلة الغروية يتيح لهم التحكم في الكيفية التي تتفاعل بها تلك البلورات النانوية مع بيئتها؛ ما يعزّز كفاءتها في مختلف التطبيقات، ومن بينها الألواح الشمسية، بحسب ما أورده موقع مجلة بي في ماغازين (pv magazine).

والبلورات النانوية الغروية هي جزيئات غير عضوية مزروعة صناعيًا ومثبتة بمواد فاعلة بالسطح، وبمقدور تلك الجزيئات التي يقل حجمها عن 10 نانومترات أن تحول خصائصها البصرية والإلكترونية.

وقاد الدراسة الأستاذ المشارك في كلية العلوم الجزيئية وعلوم الحياة بجامعة كيرتن، غوهوا جيا الذي استكشف كيفية تأثير شكل بلورات كبريتيد الزنك (ZnS) النانوية في قدرة الجزيئات، المعروفة باسم الربيطة (ligands)، على الالتصاق بسطحها.

ويشير مصطلح الرُّبيطة في الكيمياء الحيوية إلى مادة (عبارة عن جزيء صغير) تشكّل مُعقَّدات مع جزيئات حيوية لخدمة غرض بيولوجي.

خلايا شمسية مُعززة بتقنية النانو - الصورة من nano-magazine

وقال جيا إن الربيطات تؤدي دورًا مهمًا في التحكم في سلوكيات البلورات النانوية لكبريتيد الزنك وأدائها في الأجهزة الإلكترونية البصرية، وهي الأجهزة التي إما تُنتِج الضوء وإما تستعمله لتأدية وظائفها، بما في ذلك الألواح الشمسية.

وأوضح قائلًا: "عبر تعديل شكل تلك الجزئيات، فإننا استطعنا أن نتحكم في الكيفية التي تتفاعل من خلالها مع البيئة المحيطة، وجعلها أكثر كفاءة في شتى التطبيقات"، وفق تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

ووجد الباحثون أن الجزيئات المسطحة التي تُطلَق عليها الألواح النانوية تتيح لعدد أكبر من الربيطات الالتصاق بإحكام، مقارنةً بأشكال أخرى مثل النقاط النانوية والقضبان النانوية التي ربما تكون لها ترتيبات متدرجة.

شخص يمسك نموذجًا من لوحة شمسية صغيرة الحجم - الصورة من scitechdaily

الأجهزة البصرية

أشار الأستاذ المشارك في كلية العلوم الجزيئية وعلوم الحياة بجامعة كيرتن، غوهوا جيا، إلى أن الاكتشاف المذكور يتيح آليةً مهمةً لتعديل الوظائف الكيميائية لبلورات كبريتيد الزنك النانوية، ومن الممكن أن يُسهم في تعزيز أداء الأجهزة البصرية الإلكترونية.

وتابع: "القدرة على التحكم في الأشكال الجزيئية من الممكن أن يشعل ثورةً في كفاءة المنتَج وأدائه"، مردفًا: "القدرة على التعامل مع الضوء والكهرباء بكفاءة هو كلمة السر في تطوير أنظمة إلكترونية أسرع وأكثر كفاءةً وإحكامًا".

وأتم قائلًا: "يشتمل هذا على مصابيح ليد (LED)، القادرة على تحويل الكهرباء إلى ضوء، بالإضافة إلى الألواح الشمسية التي تحوّل الضوء إلى طاقة كهربائية؛ ما يتيح تشغيل الأجهزة باستعمال ضوء الشمس".

وهناك أجهزة أخرى من الممكن تطويرها بوساطة هذا الاكتشاف، مثل أجهزة الاستشعار الضوئية التي تستشعر الضوء وتحوّله إلى إشارة كهربائية، مثل تلك المثبتة في الكاميرات وأجهزة الاستشعار، وفق معلومات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

كما يمكن استعمال تلك التقنية في الثنائيات الليزرية المُستعمَلة في الاتصال عبر الألياف البصرية التي تحوّل الإشارات الكهربائية إلى ضوء لنقل البيانات.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..