علماء روس يبتكرون نوعًا جديدًا من الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء
تاريخ النشر: 6th, August 2024 GMT
الثورة نت/..
ابتكر علماء من الجامعة الوطنية الروسية للعلوم والتكنولوجيا، طريقة جديدة لتطبيق أقطاب كهربائية شفافة مع أكسيد القصدير و”الإنديوم” على خلايا “البيروفسكايت” لرفع كفاءة الخلايا الشمسية وجعلها شفافة.
وبحسب ما نقلته وكالات الأنباء الروسية، أعلن علماء الجامعة ابتكار نوع جديد من الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء والسماح بمرور الضوء في الوقت ذاته.
وأكد العلماء: “أنه من أجل ذلك يجب أن تكون الخلايا الشمسية مصنوعة من مواد اصطناعية بلورية – البيروفسكايت، ويتطلب تشغيلها وجود أقطاب كهربائية خاصة شفافة وتمتاز بخاصية توصيل الكهرباء”.
وأشاروا إلى أن الطريقة التي يستخدم فيها أكسيد القصدير والإنديوم (الرش بطريقة المغنطرون) غير مناسبة لإنتاج بطاريات شمسية ذات كفاءة عالية لأن رش المغنطرون بهذه الطريقة له عيوب كثيرة، حيث تتلف طبقة البيروفسكايت والطبقات الأخرى، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الألواح الشمسية.
ومن أجل تجاوز هذه العيوب، اقترح العلماء استخدام طريقة شعاع الأيونات في رش أكسيد القصدير والإنديوم، حيث تعطي الخصائص المطلوبة دون استخدام درجات حرارة عالية ودون الإضرار بطبقات الألواح الشمسية.
وقد أظهرت الخلايا الشمسية الشفافة التي صنعها الباحثون باستخدام الطريقة المقترحة زيادة في معامل الكفاءة من 3.12 في المائة إلى 12.65 في المائة.
المصدر: الثورة نت
كلمات دلالية: الألواح الشمسیة
إقرأ أيضاً:
مادة تأكل ثاني أكسيد الكربون.. هل نبني بها بيوتنا قريبا؟
لو سألت أي مهندس عمّا يبقي المدن واقفة، فستسمع كلمة واحدة تتكرر، إنها الخرسانة، المادة الأكثر استخدامًا في البناء على الكوكب، لكنها تحمل "فاتورة كربون" ثقيلة؛ إذ ترتبط صناعة الخرسانة والأسمنت بانبعاثات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
بل ويقدّر نصيب الخرسانة من انبعاثات هذا الغاز الضارة، بنحو قرابة 8% من الانبعاثات العالمية، وفق ما ورد في تصريحات فريق بحثي بجامعة ووستر بوليتكنك الأميركية.
وأخيرا، قدّم هؤلاء الباحثون مادة إنشائية جديدة اسمها "المادة الإنشائية الإنزيمية"، لا تَعِد فقط بتقليل الانبعاثات، بل تمتص ثاني أكسيد الكربون أثناء التصنيع وتحبسه على هيئة معادن صلبة، وتتماسك خلال ساعات بدلا من أسابيع.
الجوهر الكيميائي للفكرة مستوحى من الطبيعة، فكثير من الكائنات تبني أصدافها بتحويل الكربون الذائب إلى كربونات الكالسيوم (حجر جيري).
استعار فريق جامعة ووستر بوليتكنك المبدأ نفسه، لكن بدلا من النشاط الحيوي يستخدم إنزيما يسرّع تفاعلًا معروفًا في الكيمياء الحيوية، وهو تحويل ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء إلى "بيكربونات" أو "كربونات"، اللبنات التي تُسهِّل تكوين كربونات الكالسيوم كبلّورات صلبة.
الإنزيم المذكور في هذه الحالة هو "أنهيدراز الكربونيك"، وهو إنزيم يعتمد على الزنك ويشتهر بقدرته على تسريع ترطيب ثاني أكسيد الكربون في الماء.
وتُظهر الاختبارات، التي أورد الباحثون نتائجها في دراستهم التي نشرت بدورية "ماتر"، على ملاطّات جيرية أن هذا الإنزيم يمكنه فعلا رفع سرعة تكوّن بلورات من كربونات الكالسيوم وتحسين القوة المبكرة لأن التفاعل يسير أسرع.
إعلانبعد ذلك، يستخدم الفريق تقنية تسمى "المعلّقات الشعرية"، وتتمثل في نظام ثلاثي (سائل-سائل-صلب) تُضاف إليه نُقطة من مادة غير ممتزجة لتكوين جسور شعرية بين الحبيبات، فتتشابك تلقائيا في شبكة قوية تشبه الجل.
وبحسب الدراسة، فإن كل متر مكعب من المادة الإنشائية الإنزيمية يمكن أن يحجز أكثر من 6 كيلوغرامات من ثاني أكسيد الكربون، في حين أن مترا مكعبا من الخرسانة التقليدية قد يرتبط بانبعاث نحو 330 كيلوغراما من ثاني أكسيد الكربون.
ومن ناحية القوة الميكانيكية، فإن المادة الإنشائية الإنزيمية حققت قوة ضغط في نطاق 25-28 ميغاباسكال، أي قريبة من الحد الأدنى لبعض خرسانات الاستخدام الإنشائي، مع امكانية مقاومة الماء.
تحديات ليست سهلةهذه الأرقام واعدة، لكنها لا تُغلق النقاش، فالفرق بين "نموذج واعد" و"مادة تدخل كود البناء" يمر باختبارات طويلة للعمر التشغيلي، والتشققات، والدورات الحرارية، والتآكل الكيميائي، وسلوك المادة تحت أحمال متكررة، وهي خطوات عادة ما تكون أطول بكثير، وتطلب المزيد من البحث العلمي.
كما أن التحدي ليس علميًا فقط، بل اقتصادي وتنظيمي أيضا، فما تكلفة الإنزيم؟ وما مدى استقراره في خطوط إنتاج كبيرة؟ وكيف سيندمج في أكواد البناء الحالية؟ يتطلب ذلك أيضا المزيد من البحث.
لكن في النهاية، فإن البحث العلمي في هذا النطاق يسرّع الخطى، لحل واحدة من أكبر مشكلات الكوكب كله، وهي نفث ثاني أكسيد الكربون، والذي يتسبب في الاحتباس الحراري، بما له من أثر ضارب في العالم.
عبد الرؤوف يجتمع بلاعبي الزمالك استعدادًا لمواجهة حرس الحدود