عن طريق الألواح الشمسية غير المرئية ستولد النوافذ الكهرباء
عن طريق الألواح الشمسية غير المرئية ستولد النوافذ الكهرباء
الخلايا الشمسية الشفافة
الخلايا الشمسية التي أنشأها الفريق شفافة، مما يسمح باستخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات. الائتمان: جوندونغ كيم من جامعة إنتشون الوطنية
بعد مرور خمس سنوات على اتفاقية باريس للمناخ، تتجه كل الأنظار إلى تقدم العالم على طريق مستقبل خالٍ من الكربون. جزء أساسي من هذا الهدف ينطوي على انتقال الطاقة من الوقود الأحفوري إلى مصادر متجددة، مثل الشمس والماء والرياح وطاقة الأمواج.
من بين هؤلاء، كانت الطاقة الشمسية دائمًا تحمل أعلى أمل في المجتمع العلمي، باعتبارها مصدر الطاقة الأكثر موثوقية ووفرة على الأرض. في العقود الأخيرة، أصبحت الخلايا الشمسية أرخص وأكثر كفاءة وصديقة للبيئة.
ومع ذلك، فإن الخلايا الشمسية الحالية تميل إلى أن تكون معتمة، مما يمنع استخدامها على نطاق أوسع ودمجها في المواد اليومية، ومقيدة بالاصطفاف على الأسطح وفي المزارع الشمسية البعيدة.
ولكن ماذا لو أمكن دمج الألواح الشمسية من الجيل التالي في النوافذ أو المباني أو حتى شاشات الهواتف المحمولة؟ هذا هو أمل البروفيسور جوندونغ كيم من قسم الهندسة الكهربائية في جامعة إنتشون الوطنية كوريا.
في دراسة حديثة نُشرت في Journal of Power Sources، قام هو وزملاؤه بالتفصيل أحدث اختراعهم: خلية شمسية شفافة بالكامل. يقول البروفيسور كيم: “الخصائص الفريدة للخلايا الكهروضوئية الشفافة يمكن أن يكون لها تطبيقات مختلفة في التكنولوجيا البشرية”.
إن فكرة الخلايا الشمسية الشفافة معروفة جيدًا، لكن هذا التطبيق الجديد حيث تمكن العلماء من ترجمة هذه الفكرة إلى ممارسة هو اكتشاف جديد مهم. في الوقت الحاضر، المواد التي تجعل الخلايا الشمسية غير شفافة هي طبقات أشباه الموصلات ، وهي المسؤولة عن التقاط الضوء وتحويله إلى تيار كهربائي.
ومن ثم، نظر البروفيسور كيم وزملاؤه في مادتين محتملتين من أشباه الموصلات ، حددهما باحثون سابقون لخصائصهما المرغوبة.
الأول هو ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2)
وهو أحد أشباه الموصلات المعروفة المستخدمة بالفعل على نطاق واسع في صنع الخلايا الشمسية. بالإضافة إلى خصائصه الكهربائية الممتازة ، فإن TiO2 هو أيضًا مادة صديقة للبيئة وغير سامة. تمتص هذه المادة ضوء الأشعة فوق البنفسجية (جزء من طيف الضوء غير المرئي للعين المجردة) بينما تسمح بمرور معظم نطاق الضوء المرئي. كانت المادة الثانية التي تم فحصها لإنشاء هذا التقاطع هي أكسيد النيكل (NiO). وهو مادة شبه موصلة أخرى معروفة بشفافية بصرية عالية. نظرًا لأن النيكل هو أحد عناصر الضباب الكثيرة على الأرض ، ويمكن تصنيع أكسيده بسهولة في درجات حرارة صناعية منخفضة ، فإن NiO هو أيضًا مادة رائعة لصنع خلايا صديقة للبيئة.
كانت الخلية الشمسية التي أعدها الباحثون مكونة من ركيزة زجاجية وقطب من أكسيد معدني. وضعوا فوقه طبقات رقيقة من أشباه الموصلات (TiO2 أولاً ، ثم NiO) وطلاء نهائي من أسلاك الفضة النانوية ، ليكون بمثابة القطب الكهربائي الآخر. في الخلية. أجروا عدة اختبارات لتقييم امتصاص الجهاز ونفاذية الضوء ، فضلاً عن فعاليته كخلية شمسية.
كانت النتائج التي توصلوا إليها مشجعة. مع كفاءة تحويل طاقة تبلغ 2.1٪، كان أداء الخلية جيدًا جدًا، نظرًا لأنها تستهدف جزءًا صغيرًا فقط من طيف الضوء. كانت الخلية أيضًا سريعة الاستجابة وتعمل في ظروف الإضاءة المنخفضة. علاوة على ذلك، تم نقل أكثر من 57٪ من الضوء المرئي عبر طبقات الخلية، مما يعطي الخلية هذا الجانب الشفاف. في الجزء الأخير من تجربتهم، أوضح الباحثون كيف يمكن استخدام أجهزتهم لتشغيل محرك صغير.
يقترح البروفيسور كيم: “في حين أن هذه الخلية الشمسية المبتكرة لا تزال في مهدها، فإن نتائجنا تشير بقوة إلى أن المزيد من التحسين ممكن للخلايا الكهروضوئية الشفافة من خلال تحسين الخصائص البصرية والكهربائية للخلية”.
الآن وبعد أن أثبتوا التطبيق العملي لخلية شمسية شفافة ، فإنهم يأملون في زيادة تحسين كفاءتها في المستقبل القريب. فقط المزيد من البحث يمكن أن يخبرنا عما إذا كانت ستصبح حقيقة واقعة بالفعل ، ولكن بالنسبة لجميع المقاصد والأغراض ، تفتح هذه التكنولوجيا الجديدة نافذة – بالمعنى الحرفي تمامًا – على مستقبل الطاقة النظيفة.
يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا
للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا
