علماء يبتكرون ألواح شمسية كاملة الشفافية

من أبرز المشاكل التي تواجه أنظمة الطاقة الشمسية هي أنها ليست جذابة. فريق من مهندسي المواد بجامعة ميتشيغن طوروا مجمِّع شمسي شفاف بالكامل مما يعني استخدامه كنوافذ من دون التأثير على الإطلالة الخارجية أو حتى وضعه على شاشات الهواتف الذكية. ترأس البحث ريتشارد لوند وظهر البحث على غلاف مجلة Advanced Optical Materials.

يعمل المجمّع الشمسي على تجميع الضوء ليركزه على مساحات صغيرة فتضاعف كمية الإشعاع بالتالي تضاعف كمية الطاقة المتولدة، وهذا يماثل تجميع أشعة الشمس بواسطة عدسة مكبّرة لإشعال النار في ورقة.

وقد تشغل المجمّعات الشمسية مساحات كبيرة وتشوه المظهر العام ولهذا حاول العديد إيجاد بدائل شفافة، إلا أن محاولة التوفيق بين الشفافية والفعالية كانت صعبة التحقيق فتوصلوا في النهاية إلى مجمعات شمسية ملونة.

يقول لوند في تصريح صحفي : ”لا أحد يرغب بالجلوس إلى زجاج ملون فذلك أشبه بجلوسك في ديسكو  لهذا اتخذنا توجهاً مكننا من إنتاج مجمّع شمسي شفاف”.

سر نجاح الفريق في التوصل إلى مجمّع شمسي كامل الشفافية كان في تطويره لنظام يعمل على الأطوال الموجية غير المرئية، وتحقق ذلك باستعمال مواد لامعة عضوية “Organic Luminophones” وهي مركبات مسؤولة عن اللمعان والتلألؤ. يمتص المجمّع الشمسي الإشعاع بطول موجي محدد ويحوّله لاحقاً لطول موجي مختلف. ولأن الأطوال الموجية لهذه الأشعة هي خارج النطاق المرئي (من ٣٩٠ نانومتر إلى ٧٠٠ نانومتر)، استطاع الباحثون أخيراً الخروج بمنتج شفاف كالزجاج.

يوضّح لوند: “نستطيع تطويع هذه المواد لتستقطب الأشعة فوق البنفسجية والأشعة القريبة من تحت الحمراء، ثم تشعّ على شكل أشعة مختلفة الطول الموجي تقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء”.

هذه التكنولوجيا لا تزال جديدة لذلك لايزال هنالك بعض الأمور الواجب تحسينها؛ فكفاءة المجمّعات الشمسية التقليدية قد تصل إلى 7% بينما في المجمّع الشفاف 1% ويأمل العلماء الوصول لنسبة 5% مع مرور الوقت.

يقول لوند أن هذه المجمعات الشفافة تفتح فضاءات عديدة لنشر الطاقة الشمسية بطريقة لا تؤثر على المحيط كما أنها قد تستخدم على المباني العالية التي تملك نوافذ عديدة أو في الهواتف المحمولة وأجهزة القراءة (e.reader) فنحن نريد صناعة أسطح تجميع شمسي لا يمكن ملاحظة وجودها.