موضوعات في الطاقة الشمسیة

قریبا سًتكتسي المباني بغطاء مرن یشبه قماش الدینم "Denim" الذي تصنع منھ ملابس  الجینز، فھو یحول الطاقة الشمسیة لكھرباء تنیر تلك البنایات، وتزودھا بالكھرباء اللازمة لتشغیل الأجھزة الكھربیة التي بھا. فإنه یمكن أن یلف ویدور حول أي سطح؛ مما یعني أنھ قد یكسو عددا لا حصر لھا من الأجھزة الكھربیة ویمدھا بالطاقة اللازمة لتشغیلھا في الخلاء دون الحاجة لبطاریة، أو أي مصدر آخر للكھرباء. طبعا، فكرة الخلایا الشمسیة لیست جدیدة، لكن التطبیق ھنا مختلف وثوري؛ لأنه یقلب مفاھیم التصقت بتولید الطاقة الكھربیة وصارت لازمة لھا، وتستدعي للذھن على الفور شكل الخلایا الكھروشمسیة المسطحة الزجاجیة الھیئة، ذات الزوایا الحادة، وفي النھایة المعملیة الطابع، بمعنى أنھا تصلح للتطبیق في المعامل

والمختبرات، ولا یقبل المستخدم العادي على تطبیقاتھا المتاحة حالیا لتكلفتھا المرتفعة وغرابة أشكالھا، فضلا عن ضیق مدى الاستفادة من ھذه التطبیقات في حیاتنا العملیة.

 فالخلایا الكھروشمسیة التقلیدیة ذات طبیعة صلبة"rigid" قابلة للكسر، وعادة ما تتكون من رقائق سیلیكون مرتبطة بطبقة  زجاجیة، ولیست ھشاشتھا ھي القید الوحید الذي تفرضھ تعلى أي باحث یرید دمجھا في أي تطبیق، ولكن وزنھا الثقیل، وسطحھا المستوي یزیدان من ھذه القیود.

[post_ad]
أما المادة الجدیدة فعلاوة على قابلیتھا للطي والالتفاف حول أي سطح، فھي رخیصة التكلفة، ومرنة وبالتالي لا تحتاج لعنایة

خاصة أو رعایة فائقة لتجنیبھا الكسر، ویرجع ذلك لاستبدال رقائق السلیكون الصلبة بآلاف من الخرز السیلیكوني "Silicon Beads" الصغیر جدا، مرصوصة في شكل صفوف متتالیة؛ یشبھ الصف منھا عقدا من الخریزات الدقیقة،   یضمھا لبعضھ البعض ویحصرھا من أعلى وأسفل طبقتان رقیقتان للغایة من ورق الألمونیوم "Aluminum Foil". 

ھذه الصفحة غیر المتماسكة من العقود المرصوصة بجوار بعضھا البعض یقیھا من الانفراط طبقتان رقیقتان من البلاستیك الشفاف المنفذ للضوء، والمرن في نفس الوقت، ویغلفان طبقتي الألمونیوم. ھنا تعمل كل "خریزة سلیكونیة" كخلیة شمسیة صغیرة جدا، تمتص ضوء الشمس وتحولھا لكھرباء، ویقوم الألمونیوم بتجمیع ھذه الكھرباء وتوصیلھا في نھایة الأمر لمجمع لھا، یعد المقبس الذي یزود الجھاز الكھربي أو المبنى بالكھرباء.

وغني عن البیان أن شركة  Spheral Solar  تتحرق للعام المقبل، حیث ینتظر أن تطرح باكورة إنتاجھا من ھذا"power Denim"  لتجني مكاسب سنوات طویلة -نسبیا- من تنفیذ تلك الفكرة وتنقیحھا،  بعد أن فازت ببراءة "المفھوم "الخاص بھا عام 1997 ، وھي تتغنى برخص وتجدد الطاقة التي توفرھا تلك التقنیة، ومتانة المنتج نفسھ وطواعیتھ في الاستخدام لأي غرض، والحق أنھا في ذلك محقة.

تدویر للسیلیكون

وتأتي میزة رخص تكلفة التصنیع لھذه التقنیة من اعتمادھا على نفایات صناعة رقائق السیلیكون المستخدمة في الأجھزة الكھربیة والإلكترونیة، واستخدام مواد أولیة رخیصة مثل السیلیكون والألمونیوم والبلاستیك، وعدم استخدام أي عناصر نادرة أو مرتفعة التكلفة، إضافة لاعتماد أسالیب غیر مكلفة في التصنیع . ومن خلال الجمع بین الطرق الكیماویة والمیكانیكیة، یتم إذابة السلیكون الذي تم فرزه من تلك النفایات وتنقیتھ، ثم إعادة تشكیلھا مرة أخرى في شكل كرة قطر الواحدة منھا مللیمتر فقط "خریزة"، یغطي ثقب لب ھذه الخریزة بذرات عنصر "Boron" البورون لیتكون القطب الموجب للخلیة، وبصب غلالة رقیقة من ذرات مادة فسفوریة على السطح الخارجي ، السفلي للخریزة، یتكون القطب السالب لھا .

وفیما  یتدفق فائض الإلكترونات من القطب السالب للخلیة إلى قطبھا الموجب، ینشأ مجال كھربي یجذب بدوره الإلكترونات

التي تنتج عن تحلل الفوتونات الضوئیة التي قام السیلیكون بامتصاصھا عند وقوع ضوء الشمس علیھا . وحیث  تؤدي آلاف الخلایا  نفس العمل، تقوم طبقة الألمونیوم  بتوصیل  ھذه الإلكترونات یبعضھا  البعض وینشأ  تیار  كھربي، یتم  تجمیعھا  للاستخدام في أي غرض. ھنا  ینبغي الإشارة إلى أن السطح المستدیر  للخلیة  وغیر المستوي لإجمالي الصفحة "photovoltaic sheet"  یزید إلى حد كبیر السطح المتعرض للشمس، ما یعني أن التقنیة تستخلص بذلك الأسلوب أكبر ، طاقة ممكنة من خلیة  كھروشمسیة .