467

2024 - أبريل 43 - السنة 467 - العدد 45 الجمعية الكويتية لحماية البيئة تعتبر الألواح الشمســية المصنوعة خلاياها من الســيليكون مــن أكثر الأنظمــة المتوفرة لتوليد الطاقة مــن مصادر الطاقة المتجددة، نظرا لتكلفتها المنخفضة نســبياً وتوافرها للمستهلك. وبحســب بيان صادر من معهــد ماكس بلانك لأبحاث البوليمر فإن خلايا السيليكون الشمسية، والمتواجدة على أسطح المنازل الحديثة، تتكون من طبقتين من السيليكون تحتويان على ذرات مختلفة مثل البورون والفوسفور. وعند الجمع بين هذه الطبقات، توجه الشحنات الناتجة عن أشعة الشمس الممتصة نحو الأقطاب الكهربائية، وتقوم مادة الســيليكون، بامتصاص أطوالا موجية معينة من ضوء الشمس، تاركةً جزءًا من الطاقة الشمسية دون اســتغلاله وهو ما يشــكل عيبا يعيق كفاءة الطاقــة الناتجة من هــذا النوع مــن الألواح، إذ أنه يؤدي إلــى خفض كفاءة الطاقة المُنتجة والتي كان يعتقد حتى وقت قريب أنها تعود إلى العوامل الطبيعيــة كارتفاع درجة حرارة الشــمس أو الرطوبة أو تأثير الغبــار، حتى توصل باحثون من جامعة مانشســتر البريطانية وآخرون إلى اكتشــاف يحدد الخلل المادي في السيليكون الذي يستخدم في إنتاج الطاقة الشمسية و يرجحون أنه قد يكون سبباً %، وذلك في دراسة نشرتها 2 في انخفاض كفاءة الطاقة بنسبة .وفي هذا الاتجاه، هناك 2019 مجلة الفيزياء التطبيقية في مايو جهود يبذلها العلماء من أجل تحســين كفاءة الطاقة المُنتجة من الألواح الشمســية وذلك مــن خلال تطويــر تكنولوجيا الخلايا الشمســية والاعتمــاد على مــواد أخرى جديدة غير الســيلكون Organic solar cell ومنهــا الخلايا الشمســية العضويــة أو الخلايا الشمســية البلاستيكية وهي نوع من الخلايا الشمسية الضوئية التي تستخدم الإلكترونيات العضوية، وتعتبر فرع من الإلكترونيات التي تتعامل مع البوليمرات العضوية أو الجزيئات العضوية الصغيرة لامتصاص الضوء ونقل الشــحنات لإنتاج الكهرباء من ضوء الشــمس عن طريــق التأثير الضوئي.ومن أجل تحسين كفاءة الطاقة الشمسية قام فريق الباحثين في معهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمر بفحص الخلايا الشمسية العضوية وقواعد التصميم المشــتقة للأصباغ التي تمتص الضوء والتي يمكن أن تســاعد في جعل هذه الخلايا أكثــر كفاءة، وذلك وفقا nature للدراسة التي نشــرتها مؤخرا الدورية العلمية نيتشر .ووفقــا للبيــان الصــادر من معهــد ماكس بلانك materials للبوليمرات فإن الخلايا الشمسية العضوية هي عبارة عن مادتين عضويتيــن يتم خلطهما معا، بدلاً من ترتيبهما في هيكل متعدد الطبقــات كما هو الحال في الخلايا المصنوعة من الســيلكون. كمــا يصف البيان الخلايا الشمســية العضويــة بأنها مزيج من أنــواع مختلفــة من الجزيئــات، بعضها مســتقبل للإلكترونات والآخــر معطي وما يحدد احتمالية حدوث «انتقال الإلكترون» بيــن هذه الجزيئات هو ما يســمى بطاقة التأين لكل مادة، وهي بالتالي تحدد كفاءة الخلايا الشمســية، كما أنها تتحكم أيضاً في خصائص المواد الأخرى مثل اللون والشفافية.فمن خلال عملية منح واستقبال الاليكترونات في الخلية الشمسية العضوية، تنقل جسيمات الضوء «الفوتونات» طاقتها إلى الإلكترونات، وتترك الإلكترونات المثارة وراءها شــحنة موجبة تسمى «ثقوب» ثم يتــم فصل أزواج الثقــوب الإلكترونية عند الســطح البيني بين المادتيــن، مدفوعــة بالاختلافات في تقــارب الإلكترون وطاقة التأين.وحيــث أن الاختــ ف في طاقة التأين بيــن المادتين هو الذي يحدد كفاءة الخلية الشمسية، فقد الأمر تطلب القيام بعملية فحصالخلايا الشمسية العضوية وقواعد تصميم دقيقة للجزيئات الأصباغ التي يتعين اشتقاقها بهدفزيادة كفاءة الخلايا الشمسية. وتعليقا على هذه الدراســة والآفاق المســتقبلية التي تفتحها في تحســين كفاءة الطاقة الشمســية يقول دينيس أندرينكو، المؤلف المشــارك للدراسة: «في المستقبل ســيكون على سبيل المثال، من المتصور إنتاج خلايا شمســية شفافة تمتص الضوء خارج النطاق المرئي للبشر وبأقصى قدر من الكفاءة في هذا النطاق» وهو ما سيتيح استخدام هذه الخلايا الشمسية العضوية كواجهات منازل كاملة وكسطح نشط.يتصور المؤلفون أن هذه الدراسات ستســمح لهــم بالوصــول إلــى كفــاءة للخلايا الشمســية تصل %، وهو هدف تضعه الصناعة في الاعتبار للتطبيق 20 إلــى الفعال من حيث التكلفة للخلايا الكهروضوئية العضوية. الخلايا الشمسية العضوية - أبري 42 - السنة 464 العدد - ���� ������ ����� 467.indd 45 6/4/24 6:18 PM