يدرس الباحثون نوعًا جديدًا من مادة الخلايا الشمسية شديدة التنوع وهي “البيروفسكايت” والتي يمكن استخدامها في الفضاء.
لذا يجري فريق من جامعة ووريك في إنجلترا دراسة لمدة خمس سنوات حول بنية المستوى الذري لمادة “البيروفسكايت”.
ما مميزات وعيوب خلايا البيروفسكايت الشمسية؟
يمكن ترسيب الألواح الشمسية من مادة البيروفسكايت بسهولة على معظم الأسطح . بما في ذلك الأسطح المرنة والمركبة. كما أن المواد خفيفة الوزن ورخيصة الإنتاج وفعالة مثل المواد الكهروضوئية الرائدة اليوم، والتي تتكون أساسًا من السيليكون.
ومع ذلك فإن هذه الدراسة تواجه حاليًا مشكلات لأن خلايا البيروفسكايت الشمسية عمرها قصير، خاصة في طروف الرطوبة العالية وأشعة الشمس القوية ودرجات الحرارة المرتفعة.
وبينما تتغير خصائص تلك الخلايا في مجموعة من الظروف الجوية فإنها تظل مستقرة بشكل ملحوظ خارج الغلاف الجوي للأرض. يشير هذا إلى إمكانية استخدام خلايا البيروفسكايت في تجميع الطاقة بالفضاء؛ لذا كشفت وكالة الفضاء الأوروبية عن أنها ستحقق فيما إذا كانت الأقمار الصناعية يمكنها إرسال الكهرباء إلى الأرض خلال هذا العام.
الجهود المبذولة لتحسين الألواح الشمسية
باستخدام الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، وهي تقنية كيميائية تحليلية تستخدم المجالات المغناطيسية العالية والترددات الراديوية التي تستهدف النوى الذرية، يأمل الفريق في الكشف عن سبب تحلل الألواح الشمسية من مادة البيروفسكايت بهذه السرعة على الأرض.
وقد وافق مجلس البحوث الأوروبي (ERC) على منحة ابتدائية لشراء مطياف NMR ذي الحالة الصلبة 400 ميجا هرتز. سيتم تثبيته خصيصًا لهذا المشروع؛ ما يتيح للباحثين التحقيق في بنية المستوى الذري للخلايا الشمسية. الهدف النهائي هو المساعدة في تحسين قوة تلك الخلايا؛ بحيث يمكن الاعتماد عليها لعقود قادمة.
من جانبه يقول قائد المشروع الدكتور دومينيك جيه كوبيكي؛ الأستاذ المساعد في جامعة ووريك: “سوف تساعد هذه الدراسة في تنويع مصادر الطاقة المستدامة واستكشاف المزيد من الخيارات في السعي لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. نحن حريصون على فهم المزيد حول سبب تدهور هذه الخلايا الشمسية في ظروف جوية مختلفة على المستوى الذري؛ وذلك حتى نتمكن من تصميم مواد جديدة وأفضل مع ضمان أقصى قدر من الكفاءة لمصدر الطاقة المستدام الجديد هذا”.
وفي حين تتمتع هذه المادة بمتانة طويلة تزيد على 20 عامًا إلا أن لها قيودًا معينة. إذ يجب أن تكون الخلايا الشمسية سميكة نسبيًا لكن يظل السيليكون هشًا ويستسلم للإشعاع الكوني.
من الممكن إيجاد حل لهذه المعضلة في معدن هاليد بيروفسكايت؛ حيث يمكننا التغلب على هذه القيود. بالإضافة إلى تنويع الطرق التي يمكننا من خلالها حصاد الطاقة الشمسية وتطبيقها في سياقات لم نتوقعها من قبل مثل الفضاء.
أخيرًا سيكون التحقيق حول هذه المادة أمرًا مثيرًا للغاية ونأمل في معرفة كيفية جعلها أكثر استقرارًا.
اقرأ أيضًا:
باحثون يكتشفون مادة جديدة بديلة للسيليكون
الرابط المختصر :
