مفاجأة علمية.. ابتكار خلايا شمسية تولد الكهرباء تحت سطح البحر

كشفت دراسة جديدة أن الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت يمكن أن تعمل بكفاءة عالية تحت الماء، وأنها قد توفر مصدر طاقة طويل الأمد للروبوتات البحرية وأجهزة الاستشعار والكاميرات وأنظمة الاتصال المنتشرة في البحار.

والبيروفسكايت هي فئة من المواد البلورية التي يمكن استخدامها في تصنيع خلايا شمسية خفيفة وقابلة لتعديل خصائصها، ما يجعلها مرشحة لتطبيقات لا تناسبها دائما خلايا السيليكون التقليدية.

طور الباحثون خلايا شمسية مهيأة للعمل في بيئة مغمورة بالماء على عمق يصل إلى 10 أمتار، حسب الدراسة التي نشرت في مجلة "سيل – جول".

وعلى عكس الخلايا الشمسية التقليدية المصممة للاستفادة من ضوء الشمس فوق سطح الأرض، صمم الباحثون خلاياهم لتناسب الضوء الذي يبقى متاحا بعد أن يمتص الماء جزءا كبيرا من أشعة الشمس، خاصة الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء، وهي أطوال موجية تختفي سريعا نسبيا مع زيادة العمق.

وفقا للباحثين، تنطلق الدراسة من مشكلة أنه كلما نزل الضوء في الماء، تغير لونه وضعفت شدته.

فالماء يمتص الضوء الأحمر والأطوال الموجية الأكبر بسرعة، بينما يسمح بمرور جزء أكبر من الضوء الأزرق والأخضر.

لذلك لا تكون كثير من الخلايا الشمسية المعتادة، مثل خلايا السيليكون، في أفضل حالاتها تحت الماء، لأنها مصممة للاستفادة من طيف ضوئي أوسع وأقوى فوق اليابسة، لا من الضوء المحدود الذي يصل إلى الأعماق القريبة.

تقول سيمين ما، الباحثة في جامعة يونان والمؤلفة الأولى المشاركة في الدراسة، إن الحل كان في اختيار مادة ذات فجوة طاقة واسعة تبلغ نحو 1.96 إلكترون فولت، بحيث تتوافق مع طيف الضوء المتبقي عند عمق 5 إلى 10 أمتار.

وفجوة الطاقة هي مقدار الطاقة التي يحتاجها الإلكترون داخل المادة حتى يشارك في إنتاج الكهرباء؛ وكلما تغيرت هذه الفجوة تغير نوع الضوء الذي تستطيع الخلية امتصاصه بكفاءة.

تضيف الباحثة في تصريحات للجزيرة نت: "لم يحاول الفريق إجبار الخلية الشمسية العادية على العمل تحت الماء، بل أعاد ضبط المادة نفسها حتى تستفيد من الضوء المتاح في الأعماق".

استخدم الباحثون مادة مضافة تعرف اختصارا باسم "بي إتش إم جي" داخل خ…