467

2024 - أبريل 43 - السنة 467 - العدد 43 الجمعية الكويتية لحماية البيئة حل لغز الطاقة المفقودة في الخلايا الشمسية يمكن للخلايا الشمســية المصنوعة من الســيلكون والمســتخدمة حاليًا في انتاج الطاقة الكهربائية من الاشــعاع الشمسي، أن تستخدم % من طاقة ضوء الشمس وتحويلها إلى كهرباء، 33 ما يقرب من لأن حزم الضوء، أو الفوتونات، في أشــعة الشــمس لديها طاقة إما منخفضة جدًا بحيث لا يمكن امتصاصها بواسطة الخلية الشمسية، أو عالية جدًا، بحيث يتم تبديد هذا الجزء من الطاقة على هيئة حرارة. وحسب المعلومات المعروفة حتى الآن، فإن غالبية الخلايا الشمسية لكل كيلوواط 20-25% الحديثة تحقق انخفاض كفاءة تتراوح بين من ضوء الشــمس المكافئ، وهي المشــكلة القائمة في الاســتغلال الأمثل لخلايا السيلكون في انتاج كفاءة عالية من الطاقة الشمسية. أوردت الدراســات الحديثــة التــي تبحــث في أســباب انخفاض كفــاءة الخلايا الشمســية ناتج عن عيــوب فنية كامنة في اســتخدام السيليكون لتصنيع الخلايا، وذلك حسب دراسة علمية نشرتها مجلة 14 في Journal of Applied Physics الفيزيــاء التطبيقيــة ، والتي قام بها باحثون من جامعة مانشستر البريطانية، 2019 مايو والتي توصلوا فيها إلى اكتشــاف يحدد الخلل المادي في السيليكون الذي يستخدم في إنتاج الطاقة الشمسية والذي يرجحون أنه قد يكون %. (انظر مقال: العلماء 2 ســببا في انخفاض كفاءة الطاقة بنســبة يحددون العيب الرئيسي في كفاءة الألواح الشمسية) وفــي ســياق الأبحــاث العلميــة التــي تهدف إلــى زيــادة كفاءة الخلايــا الشمســية، توصــل علمــاء مــن جامعــة لينشــوبينغ في الســويد في دراســة لهم نشــرتها Linköping University ، إلــى أنه يمكن Cell Reports Physical Science مجلــة مــن خلال تتبــع ظاهرة فيزيائية - تعرف باســم الانشــطار المفرد - يمكــن معرفة أين تذهــب الطاقة المفقودة في singlet fission الخلايا الشمسية. ان ظاهرة الانشــطار المفرد التي تأسس عليها الاكتشاف الجديد هــي عملية فريدة من نوعها في الفيزياء الذرية الجزيئية والبصرية والمختصــة Atomic molecular and optical physics في دراســة تفاعلات المواد مع بعضها البعض، وتفاعلات الضوء مع المواد، على نطاق ذرة واحدة أو بضع ذرات، وطاقة تصل إلى بضعــة إلكترونات فولت، وهذا ما يحصل فــي هذه الظاهرة والتي يمكــن أن تحدث بســرعة كبيرة (على مقياس زمنــي بيكو ثانية أو فيمتو ثانية) وبسببها يتم فقدان الطاقة في خلايا السيلكون . ووفقا للبيان الصادر من جامعة لينشوبينغ: لقد ظل فقدان الطاقة غيــر المبرر أثنــاء التفاعل يمثل مشــكلة كبيرة حتــى الآن، ولكن الاكتشاف الجديد ومعرفة ما يحدث أثناء الانشطار المفرد في الخلايا الشمســية يبين أيــن تذهب الطاقة المفقــودة، وبالتالي يمكن لظاهرة الانشطار المفرد أن تســمح باستخدام الفوتونات ذات الطاقة العالية وتحويلها إلى كهرباء دون فقدان الحرارة. كما يمكن أنه بواسطة استغلالها وتطبيقها تقنيا أن يؤدي ذلك إلى زيادة كفاءة الطاقة المنتجة بواسطة الخلايا الشمسية، وهو ما سيؤدي أيضا إلى حل مشكلة فقدان الطاقة وزيادة كفاءة الألواح الشمسية في وقت واحد. وحــول الأهمية التــي تحظى بها ظاهرة الانشــطار المفرد لدى العلماء والباحثين في تكنولوجيا الخلايا الشمسية قال البيان الصادر مــن جامعة لينشــوبينج: لقد اجتذب الانشــطار النــووي المفرد في السنوات الأخيرة اهتمامًا متزايدًا من العلماء، ويجري نشاط مكثف لتطوير المواد وفقا لهذه الظاهرة الفيزيائية. Yuttapoom وفي هــذا الصــدد يقــول يوتابــوم بوتيســونج ، المحاضــر الأول فــي قســم الفيزيــاء والكيميــاء Puttisong والبيولوجيا في جامعة لينشــوبنج: يحدث الانشــطار المفرد في أقل من نانو ثانية ، وهذا يجعل من الصعب للغاية قياســه، وبالتالي فإن اكتشافنا يكون قد فتح لنا الصندوق الأسود ومعرفة أين تذهب الطاقة أثناء التفاعل، وبهذه الطريقة سنتمكن في النهاية من تطوير و تحسين مادة لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية. - أبري 42 - السنة 464 العدد - ���� ������ ����� 467.indd 43 6/4/24 6:18 PM