مادة سحرية تعزز كفاءة الألواح الشمسية.. أرق من شعرة الإنسان

محمد عبد السند

2026-01-26

0 395

تتأهب الألواح الشمسية لدخول عصر جديد عقب الكشف عن تقنية جديدة تعزّز كفاءتها الوظيفية في توليد الكهرباء النظيفة بمعدلات قياسية؛ ما يُسهم في تسريع جهود التحول الأخضر.

وتعتمد التقنية الجديدة التي توصلت إليها مجموعة من الباحثين في جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية على استعمال مادة كالكوجينيد الأنتيمون الكيميائية التي أظهرت نتائج واعدة في رفع كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وفق دراسة حديثة طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وكالكوجينيد الأنتيمون هي مادة كهروضوئية ناشئة، وتحظى باهتمام بالغ بسبب خصائصها الكهروضوئية الواعدة، وتكلفتها المنخفضة، وقابليتها للمعالجة؛ ما يجعلها مرشحًا قويًا للاستعمال في تطوير تقنية الطاقة الشمسية من الجيل التالي.

ومن الممكن أن تُسهم المادة المذكورة بجعل الخلايا الشمسية المستقبلية أرخص ثمنًا وأكثر كفاءة وذات عمر تشغيلي أطول، مقارنةً بنظيراتها التقليدية.

حل واعد

يُراهَن على مادة كالكوجينيد الأنتيمون في خفض تكلفة الجيل التالي من تقنية الطاقة الشمسية، ورفع كفاءته، وجعله أقرب إلى الواقع عقب التقدم المُحرَز بوساطة فريق من العلماء الأستراليين في تطوير تلك التقنية.

ونشر العلماء مؤخرًا دليلًا على نجاحهم في تحسين أداء الألواح الشمسية وكفاءتها باستعمال مادة غير عضوية واعدة، وكسروا الأرقام القياسية العالمية المسجلة بهذا الخصوص.

لكن إنجاز العلماء الذي اعتمدته منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية -وهي وكالة العلوم الوطنية الأسترالية- واختصارها "سي إس آي آر أو" (CSIRO)، سيحتاج إلى بحوث إضافية قبل بدء نشر الألواح الشمسية المطورة عمليًا على أسطح المنازل أو حتى على النوافذ.

ويأتي إعلان العلماء بعدما سجّلت أستراليا رقمًا قياسيًا في توليد الطاقة الشمسية خلال العام الماضي، ليصبح هذا المصدر النظيف مسؤولًا عن أكثر من 12% من الكهرباء المولّدة في البلاد، بعدما ركب أكثر من 4.2 مليون أسرة ألواحًا شمسية على الأسطح.

واستكشف الباحثون من كلية هندسة الطاقة المتجددة والطاقة الشمسية الكهروضوئية طرقًا لتعزيز كفاءة مادة كالكوجينيد الأنتيمون -وهي فئة من المركبات غير العضوية تتكوّن من الأنتيمون وعنصر كالكوجيني مثل الكبريت أو السيلينيوم، أو التيلوريوم-.

وعبر نتائجهم المنشورة في دورية "نيتشر إنرجي" تمكّن الباحثون من تعزيز كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية في المادة المذكورة، لتصل نسبتها إلى 11.02% في مختبر جامعي، وإلى 10.7% حسب اعتمادها بوساطة "سي إس آي آر أو".

عرض توضيحي لاستعمال مادة كالكوجينيد الأنتيمون في خلايا شمسية - الصورة من موقع جامعة نيو ساوث ويلز

سباق شرس

قالت الأستاذة في جامعة نيو ساوث ويلز شياوجينغ هاو، إنه من الممكن أن تضع نتائج الدراسة مادة كالكوجينيد الأنتيمون في طليعة سباق المواد المرشحة للاستعمال في تصنيع تقنية الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة.

وأضافت أن الجيل التالي من الألواح الشمسية سيُصمّم باستعمال ألواح ترادفية، يُكدس خلالها لوحان شمسيان أو أكثر فوق بعضهما.

وتابعت: "يحاول الباحثون حول العالم الوصول إلى أفضل مادة يمكن استعمالها خلية علوية مع خلية السيليكون التقليدية"، وفق تصريحات تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأوضحت أن كالكوجينيد الأنتيمون هي أحد أفضل تلك المواد على الإطلاق، وتبدو إيجابية جدًا بفضل خصائصها الفريدة.

خصائص المادة

تتسم مادة كالكوجينيد الأنتيمون برخص ثمنها ووفرتها، كما أنها أكثر استقرارًا من المواد الأخرى المرشحة للاستعمال في تصنيع تقنية الألواح الشمسية من الجيل التالي، بل يمكن نشرها في طبقة أرق بكثير من شعرة الإنسان لتحسين كفاءة الطاقة.

ووجد الباحثون قيدًا واضحًا قد يُعرقل استعمال كالكوجينيد الأنتيمون، ممثلًا في التوزيع غير المتكافئ للكبريت والسيلينيوم بها؛ غير أن عضو فريق البحث الدكتور تشين تشيان أكد أنهم تجاوزا تلك المعضلة عبر إضافة كبريتيد الصوديوم إلى المادة في أثناء عملية التصنيع.

وتابع: "الأمر أشبه بقيادة سيارة فوق منحدر حاد؛ إذ تحتاج إلى وقود أكثر للوصول إلى النهاية، فيما إذا كان الطريق ممهدًا ستصل إلى وجهتك دون عناء".

وفي السياق ذاته، قال تشين تشيان إن ثمة أبحاثًا أخرى تقترح إضافة مواد كيميائية إلى المادة المذكورة لتحسين كفاءتها الوظيفية، مضيفًا أن هناك أبحاثًا أخرى أيضًا تتعلّق بالجزئية نفسها ستستمر على مدار الأعوام القليلة المقبلة.

وتابع: "نعتقد أن الهدف القابل للتحقيق هو زيادة كفاءة الألواح الشمسية بنسبة تصل إلى 12% في المستقبل القريب عبر مواجهة التحديات التي ما تزال قائمة".

واستطرد: "في السنوات القليلة المقبلة سنواصل العمل على تقليل العيوب الموجودة في تلك المادة عبر عملية التخميل".

موضوعات متعلقة..