الباحثون يستخدمون شعر الإنسان لتحسين خلايا البيروفسكايت الشمسية

تتمثل التحديات الكبيرة في مجال خلايا البيروفسكايت الشمسية في حل استقرار الجهاز ليكون قادرا على العمل لمدة 20 عاما أو أكثر وتطوير طريقة تصنيع مناسبة للإنتاج على نطاق واسع

نقاط الكربون النانوية تخلق طبقة واقية تحمي البيروفسكايت وتزيد كفاءتها (جامعة كوينزلاند)
نقاط الكربون النانوية تخلق طبقة واقية تحمي البيروفسكايت وتزيد كفاءتها (جامعة كوينزلاند)

في العام 2009 كانت أولى محاولات استخدام مادة البيروفسكايت Perovskite، في إنتاج الطاقة، وذلك عندما ابتكر العالم الياباني توسوتومو مياساكا، أول خلية شمسية مصنوعة من تلك المادة. والبيروفسكايت هو معدن أكسيد التيتانيوم والكالسيوم، ويتكون من تيتانات الكالسيوم، ويطلق الاسم أيضا على فئة من المركبات لها نفس النوع من التركيب البلوري.

لم يتسع استخدام خلايا البيروفسكايت حينها على نطاق واسع، نظرا لبعض العيوب التي ظهرت فيها في ذلك الوقت وأبرزها، كفاءتها القليلة التي لا تتعدى نسبة 4%، وكذا التغيرات التي تطرأ على تركيبها الذري مع تغير الظروف المناخية.

وفي إطار الجهود التي يبذلها الباحثون منذ ذلك الحين لتطوير الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت، قام فريق من مركز علوم المواد بجامعة كوينزلاند، أستراليا The University of Queensland, Australia باستخدام شعر الإنسان لتحقيق هذا الغرض.

جاء ذلك في دراسة علمية نشرتها دورية جورنال أوف ماتيريلز كيميستري إيه Journal of Materials Chemistry A، في عددها الصادر يوم 9 أبريل/نيسان الجاري.

خلايا بيروفسكايت الشمسية

ووفقا لما جاء في بيان صحفي للجامعة، فقد أصبح يُنظر إلى خلايا بيروفسكايت الشمسية، على أنها أفضل مرشح للطاقة الكهروضوئية، لإنتاج الكهرباء بواسطة الخلايا الشمسية، كبديل واعد للسيليكون الذي يستخدم في الوقت الحالي في صناعتها.

حيث إن الخلايا المصنوعة منها غير مكلفة وفعالة، فهي منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة ويتوقع لها أن تسهم في السنوات القادمة في إيجاد حل واعد لأزمة الطاقة العالمية،
بالإضافة إلى أن الخلايا الشمسية المصنوعة من مادة البيروفسكايت تتمتع بمجموعة من الميزات مثل خفة وزنها، ومرونتها الكبيرة، وتحملها لإجهادات الشد والسحب.

ولأنها مرنة، فإنه يمكن استخدامها في الملابس التي تعمل بالطاقة الشمسية وحقائب الظهر التي تشحن أجهزتك أثناء التنقل وحتى الخيام التي يمكن أن تنتج طاقتها ذاتيا.

استخدام شعر الإنسان

يقول البيان الصادر من الجامعة إن الباحثين في مركز علوم المواد التابع للجامعة، قاموا باستخلاص نقاط كربون نانوية Carbon nanodots من نفايات شعر الإنسان التي يتم الحصول عليها من صالونات الحلاقة، وذلك عن طريق تكسير الشعر ثم حرقه عند درجة حرارة 240 درجة مئوية.

تقول الدكتورة هانشيا وانغ الأستاذة المساعدة في مركز جامعة كوينزلاند لعلوم المواد وقائدة فريق البحث إن نقاط الكربون النانوية تخلق نوعا من الطبقة الواقية، أو الدرع التي تحمي مادة البيروفسكايت من الرطوبة والعوامل البيئية الأخرى التي يمكن أن يتسبب في تلفها".

وقد توصلت الدراسة إلى أن خلايا البيروفسكايت الشمسية المغطاة بنقاط الكربون لديها كفاءة أعلى في تحويل الطاقة وثبات أكبر من تلك الخلايا التي لا تحتوي على نقاط الكربون.

مستقبل البيروفسكايت

الدكتورة وانغ وفريقها العلمي يبحثون في الخلايا الشمسية المتقدمة منذ حوالي 20 عاما، ويعملون على خلايا البيروفسكايت منذ اختراعها، بهدف تطوير مواد وأجهزة كهروضوئية فعالة من حيث التكلفة ومستقرة، للمساعدة في حل مشكلة الطاقة في العالم.

تقول وانغ "إن هدفنا النهائي هو جعل الكهرباء الشمسية أرخص، وأسهل في الوصول إليها، وأطول أمدا، وجعل الأجهزة الكهروضوئية خفيفة الوزن لأن الخلايا الشمسية الحالية ثقيلة للغاية".

وأضافت وانغ "تتمثل التحديات الكبيرة في مجال خلايا البيروفسكايت الشمسية في حل استقرار الجهاز ليكون قادرا على العمل لمدة 20 عاما أو أكثر، وتطوير طريقة تصنيع مناسبة للإنتاج على نطاق واسع".

ويعمل الفريق حاليا على فهم خصائص مواد البيروفسكايت في ظل الظروف البيئية القاسية مثل الإشعاع القوي لشعاع الإلكترون والتغير الحاد في درجة الحرارة، وذلك ليتمكنوا من استخدام الخلايا الشمسية المصنوعة منها من العمل في الفضاء، وهو أمر قد يستغرق منهم العمل لمدة 10 سنوات، كما تقول الدكتورة وانغ.

المصدر : مواقع إلكترونية

حول هذه القصة

المزيد من علوم
الأكثر قراءة