«كاوست» السعودية تطور مادة لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية

«كاوست» السعودية تطور مادة لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية

الاثنين - 17 رجب 1442 هـ - 01 مارس 2021 مـ رقم العدد [ 15434]

أنجز فريق من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) تصميم جسيمات من النانو شديدة الاسوداد التي دخلت موسوعة غينيس، والتي لديها خاصية امتصاص خارقة للضوء، وبنية غير عاكسة لأي شيء تقريباً.

وهي رؤية سابقة للبروفسور أندريا فراتالوتشي أستاذ الهندسة الكهربائية في «كاوست»، حين دخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية في عام 2015 لمشاركته بتطوير المادة الأكثر اسوداداً في العالم، وهي أغمق مادة من صنع الإنسان، ومصنوعة من الذهب.

وجاء في بيان صحافي لـ«كاوست»، أن هذه المادة التي طورها فراتالوتشي مع فريقه المتخصص في دراسة المواد النانوية تميزت بقدرتها غير المسبوقة على امتصاص أكثر من 99 في المائة من الضوء المرئي وأكثر من 98 في المائة من الأشعة تحت الحمراء، الأمر الذي جعلها أشبه بثقب أسود أرضي صغير يمتص أشعة الضوء.

وبعد مرور خمس سنوات على هذا الاكتشاف، يعمل فراتالوتشي على استغلال قدرة امتصاص الضوء الكبيرة لهذه المادة لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية، إلا أن العقبة الرئيسية التي تقف في طريقه هي تصنيعها من معدن غير الذهب، الذي يعد خياراً مكلفاً جداً وغير عملي لإنتاج الطاقة.

وتمتلك الألواح الشمسية الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون قدرة امتصاص قصوى للضوء تبلغ حوالي 30 في المائة، بينما عملياً، لا تتجاوز هذه النسبة 26 في المائة، الفرق أن هذه الألواح الشمسية مصنوعة من مواد رخيصة على عكس المادة التي طورها فراتالوتشي المصنوعة من الذهب، وهو ما دفع فريقه للبحث عن مواد أقل تكلفة وتمتص قدراً كبيراً من الضوء.

وستُعتمد المادة الجديدة بشكل مستقل من قبل وكالة ألمانية، إلا أن جائحة فيروس كورونا أدت إلى إبطاء هذه العملية، ويقول فراتالوتشي: «إذا كانت كفاءة المادة التي طورناها أعلى من المواد الشمسية التقليدية، فيمكن أن تصبح معياراً للطاقة الكهروضوئية، لأنها متوافقة بالفعل مع طرق الإنتاج الضخم».

في عام 2015، كان تشانغزو لو، وهو أحد طلبة فراتالوتشي، يتباحث مع عالم الكيمياء البروفسور جينفينغ هوانغ في تطوير المواد، وكشف هوانغ أنه طور جزيئات نانوية خاصة يمكن لكمية ضئيلة منها تحويل الماء النقي إلى اللون الأسود. أثارت هذه المادة فضول الطالب لو وطلب الحصول على صورة للبنية النانوية التي كان يبلغ طولها 80 نانومتراً (المليمتر = مليون نانومتر)، يقول فراتالوتشي: «لا يوجد مجهر يمكنه رؤية شيء بهذا الحجم».

وتُظهر الاختبارات الأولية أن البديل الأسود للألواح الشمسية الكهروضوئية السيليكونية سيكون له قدرة امتصاص للضوء تبلغ حوالي 34 في المائة، بزيادة 3 - 4 نقاط مئوية عن الحد الأقصى النظري للخلايا الكهروضوئية السيليكونية.


اختيارات المحرر

الوسائط المتعددة