الطاقة الشمسية في منعطف جديد
استطاع الباحثون في جامعة ولاية ميشيجان ابتكار خلايا للطاقة الشمسية شفافة تماما، ما يعتبر انعطافا جديدا في هذا المجال، فهذه الخلايا يمكن أن تتحول إلى أي نافذة أو لوح من الزجاج "مثل شاشة الهاتف الذكي الخاص بك" في خلية شمسية كهربائية ضوئية. على عكس الخلايا الشمسية "الشفافة" الأخرى التي تم الإعلان عنها في الماضي، فهذه الخلايا زجاجية شفافة حقا. ووفقا لريتشارد لونت، الذي قاد فريق البحث في ذلك الوقت، أن الفريق واثق من أن الألواح الشمسية الشفافة يمكن نشرها بكفاءة في مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل "البنايات الشاهقة ذات النوافذ الكثيرة أو أي نوع من الأجهزة النقالة التي تتطلب شفافية عالية الجودة مثل الهاتف الذكي أو القارئ الإلكتروني".
وتعتزم شركة Ubiquitous Energy أو "الطاقة في كل مكان"، وهي شركة ناشئة من MIT معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2013، على جلب هذه الألواح الشفافة في مجال الطاقة الشمسية إلى السوق. والدكتور لونت هو الشريك المؤسس ويبقى أستاذا مساعدا في الهندسة والمواد الكيماوية في العلوم في جامعة ولاية ميشيجان. أساس ما يفعلونه هو تغيير طريقة الخلية الشمسية التي تمتص الضوء، فالخلية تحصد بانتقاء الجزء من الطيف الشمسي الذي لا نستطيع أن نراه بأعيننا، في حين تسمح بمرور الضوء المرئي العادي من خلالها.
علميا، لوحة شمسية شفافة يعتبر شيئا من المتناقضات. الخلايا الشمسية الضوئية تنتج الطاقة عن طريق امتصاص الفوتونات "أشعة الشمس" وتحويلها إلى إلكترونات "الكهرباء". إذا كانت المادة شفافة، فهذا يعني أن كل ما يمر من الضوء من خلالها سينتقل إلى الطرف الآخر. ولهذا السبب لم تكن الخلايا الشمسية السابقة شفافة بالفعل بل فقط شفافة جزئيا. والأسوأ من ذلك، فإنها عادة ما تلقي بظلال ملونة خفيفة.
وللتحرر من هذه القيود، استخدم الباحثون بولاية ميشيجان تقنية مختلفة قليلا لجمع أشعة الشمس. فبدلا من محاولة إنشاء خلية ضوئية كهربائية شفافة "والذي هو شبه مستحيل"، قاموا باستخدام مكثف للطاقة الشمسية متوهج شفاف TLSC. وهي تتألف من الأملاح العضوية التي تمتص موجات محددة غير مرئية من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، ثم تتوهج بطول موجي آخر من الأشعة تحت الحمراء "أيضا غير مرئية". وهذا الضوء أو الأشعة تحت الحمراء المنبعثة تسير إلى حافة البلاستيك، حيث الشرائح الرقيقة الضوئية التقليدية للخلايا الشمسية التي تقوم بتحويله إلى كهرباء.
إذا نظرت فيها بتمعن، يمكنك أن ترى اثنين من أشرطة سوداء على طول حواف كتلة من البلاستيك، ما يجعل الجزء الأكبر من الألواح الشمسية شفافة للغاية.
لدى هذا النموذج حاليا كفاءة نحو 1 في المائة، لكن الباحثين يعتقدون أن الوصول إلى 10 في المائة أمر ممكن مع بداية الإنتاج. حيث بلغت كفاءة مثيلاتها من الخلايا الشمسية غير الشفافة الحد الأقصى من أصل نحو 7 في المائة. هذه الأرقام بمفردها ليست أرقاما ضخمة، ولكن على نطاق أوسع ـــ تخيل كل نافذة في منزل أو مكتب ــــ فإن الأرقام تتضاعف بسرعة. وفي الوقت الراهن، نحن ربما لا نتحدث عن التكنولوجيا التي يمكن أن تبقي الهاتف الذكي أو الكمبيوتر اللوحي بالعمل لأجل غير مسمى، بل نقصد أن هذه التكنولوجيا قادرة على أن توفر لكم بضعة دقائق أو ساعات من الاستخدام على شحنة البطارية الواحدة.
وقال لونت "إن هذا الابتكار يفتح الكثير من الأبواب لنشر الاستفادة من الطاقة الشمسية بطريقة سهلة وميسورة"، وأضاف في مقابلة مع اليوم بلوق في ولاية ميشيجان: "ويمكن استخدامه في المباني العالية مع الكثير من النوافذ أو أي نوع من الأجهزة النقالة التي تتطلب شفافية عالية الجودة مثل الهاتف أو القارئ الإلكتروني. في النهاية نحن نريد أن نجعل كل السطوح تحصد الطاقة الشمسية بطريقة لم تخطر على بال".
الباحثون في شركة "الطاقة في كل مكان" واثقون من أن هذه التكنولوجيا يمكن زيادتها على طول الطريق من التطبيقات الصناعية والتجارية الكبيرة، وصولا إلى الأجهزة الاستهلاكية، في حين تبقى بأسعار معقولة في متناول اليد.
وحتى الآن فإن الأمر سيكون بمثابة تحقيق حلم، إذا أمكننا أن ننتج كميات كبيرة من الطاقة الشمسية من ألواح من الزجاج والبلاستيك التي تبدو وكأنها ورقة عادية من الزجاج والبلاستيك.