غشاء من الجزيئات النانوية يزيد إنتاجيتها 60 %في خطوة علمية مثيرة ضمن تطبيقات علم النانوتكنولوجيا، وهي التقنيات المتناهية في الصغر، سوف تحسن من أداء الخلايا الكهروشمسية، توصل فريق علمي من باحثين بجامعة إلينوي الأميركية بقيادة بروفسور الفيزياء الأميركي العربي الأصل منير نايفة، وبالاشتراك مع باحثين سعوديين، إلى أنه عند وضع طبقة (غشاء) رقيقة جدا من ...
دقائق نانوية من السليكون في خلية شمسية سيليكونية، فان ذلك يؤدي إلى زيادة إنتاج طاقتها الكهربائية، وتقليل الحرارة فيها، وإطالة عمر الخلية. وقد نشر هذا البحث أخيراً في مجلة «أخبار الفيزياء التطبيقية»Applied Physics Letters الأميركية.
وشارك في البحث الباحثون السعوديون، الأمير الدكتور تركي آل سعود نائب رئيس مؤسسة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية لمعاهد البحوث، والدكتور عبد الرحمن المهنا المشرف على المركز الوطني لتقنيات النانو متناهية الصغر في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية، والدكتور محمد الصالحي من قسم الفيزياء بجامعة الملك سعود، وطالب الدراسات العليا ماثيو ستوبكا. وعن هذا البحث المثير، يقول البروفيسور نايفة، بأنه عند وضع غشاء رقيق جدا عالي الجودة من جزيئات نانوية سيليكونية بحجم نانومتر واحد (النانومتر يعادل واحد من المليار من المتر) مباشرة في الخلايا الشمسية السيليكونية، وجد أنه يحسن ويعزز من أداء إنتاج الطاقة الكهربائية بمقدار 60 في المائة عند عمل الخلية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية من الطيف الشمسي. كما أمكن تحسين الانتاجية في نطاق الضوء المرئي للطيف بنسبة 10 في المائة، وذلك من خلال استخدام جزيئات نانوية بحجم 2.85نانومتر.
وتجدر الإشارة إلى أن الخلايا الكهروشمسية هي نوع من المحولات يتم من خلالها تحويل أشعة الشمس مباشرة إلى كهرباء، وهي تنتج كمية كبيرة من الحرارة المتبددة. إلا أن عملها لا يصاحب بأي تأثير مثل الضوضاء أو التلوث أو الاشعاع. ويذكر أن المدى المرئي يشمل ألوان الطيف من الأزرق إلى الأحمر.
وأشار البروفسور «نايفة» إلى أن الضوء فوق البنفسجي في الخلايا الشمسية العادية يتم ترشيحه (فلترته) أو امتصاصه من خلال السيليكون وتحويله إلى طاقة حرارية - قد تكون مدمرة - وليس إلى طاقة كهربائية. واضاف أنه وللتوصل إلى الخلايا الشمسية المطورة أو التي تم تحسينها، بدأ الباحثون بتحويل كتلة من السيليكون إلى جزيئات نانوية، وذلك من خلال تقنية تم تطويرها والحصول على براءة اختراع لها. ويؤدي الحجم المتناهي في الصغر للجزيئات النانوية إلى ظهورها في ألوان فلورسنتية ساطعة متميزة. وبعد ذلك قام الباحثون بأخذ الجزيئات النانوية ذات الحجم المطلوب وغمرها في الكحول الأيزوبروبيلي Isopropyl alcohol، لتفريقها عن بعضها، ثم توزيعها على سطح الخلية الشمسية. وعندما يتبخر الكحول، يترك غشاءً رقيقا جدا من جزيئات نانوية متراصة بشكل دقيق وملتصقة بشدة بالخلية الشمسية.
ويشير نايفة إلى أن نتائج الدراسة أظهرت أن الخلايا الشمسية المغلفة بغشاء رقيق من جزيئات بحجم نانومتر واحد، أظهرت فيها الجزيئات المشعة باللون الأزرق تعزيزا للطاقة بمقدار 60 في المائة من المدى فوق البنفسجي من الطيف، وأقل بنسبة 3 في المائة من المدى المرئي. كما درست تاثيرات وضع غشاء لجزيئات يحجم 2.85 نانومتر على الخلايا الشمسية.
والنتائج التي توصلت إليها الدراسة كانت بفضل تحسين في زيادة فرق الجهد الكهربائي (الفولتية)، وليس في شدة التيار الكهربائي. كما تشير النتائج للدور البارز لنقل الشحنة من خلال غشاء الجزيئات النانوية السيليكونية، والتعديل من خلال التداخل والتفاعل مع الجزيئات النانوية.
وعن أهمية هذه الدراسة يقول نايفة، إن عملية تغليف الخلايا الشمسية بجزيئات نانوية سيليكونية، يمكن استخدامه بسهولة في مجال الصناعة وبتكلفة قليلة.
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة عبدالله قسايمه
مواقع النشر (المفضلة)