د. محمد حسين: «دش» يحول الطاقة الشمسية إلي كهرباء

يواجه العالم أزمة كبيرة في نقص الطاقة حيث إن كمية الوقود الأحفوري (البترول والفحم) تنخفض بمعدلات سريعة بسبب كثافة الاستهلاك بالإضافة إلي زيادة سعره بشكل كبير ومن ثم أصبح من الضروري الاعتماد علي مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة لتجنب هذه المشكلة.. كان هذا أحد دوافع د. محمد حسين الباحث بمركز الفوتونات والمواد الذكية بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا والمدرس بكلية العلوم جامعة عين شمس بمعاونة فريق بحثي تحت قيادة أ.د. صلاح عبية للبحث عن طرق غير تقليدية لتوليد الطاقة الجديدة والمتجددة من خلال ابتكار حاصدات للطاقة الشمسية.. التفاصيل نتعرف عليها في السطور التالية..
• ماذا تقصد بحاصدات الطاقة الشمسية؟ وما الفكرة الأساسية لعملها؟
- هي اختصار لكلمة (کectifying Antenna) أي الهوائي المقوم، وهو جهاز يقوم بتحويل الموجات الكهرومغناطيسية إلي تيار مستمر (كهرباء) وهذا الجهاز يتكون من هوائي معدني متصل بوصلة ثنائية (دايود) وهو يستخدم أساسا في استقبال رسائل الاتصالات في مدي الموجات الدقيقة المستخدمة في اتصالات الأقمار الصناعية ومن أمثلتها القنوات الفضائية لكننا في مركز الفوتونات والمواد الذكية بمعاونة زملائي من الباحثين بقيادة أ.د صلاح عبية قمنا بإعادة تعريف هذا الهوائي المقوم لكي يستقبل أشعة الشمس (الموجات المرئية) بكميات أكبر وعمل بعض التصميمات الجديدة للخلايا الشمسية ذات كفاءة امتصاص عالية وقليلة التكلفة ومن هنا فإن احتمالية تحويل الطاقة الشمسية الممتصة إلي الكترونيات ومن ثم إلي تيار كهربائي ستكون أكثر بكثير من خلايا السليكون التقليدية. ويمكن لهذا الجيل الجديد من حاصدات الطاقة أن يجمع أكبر قدر من الطاقة الشمسية من خلال توسيع نطاق استيعابها إلي الأشعة تحت الحمراء بأقصي قدر من الكفاءة تصل إلي 95٪ وليس فقط في المدي المرئي كما هو في الخلايا الشمسية التقليدية.
هل لديكم ابتكارات أخري في مجال حاصدات الطاقة؟
- قمنا بتطوير جهاز نانومتري لتحويل الضوء إلي تيار كهربائي حيث تم عمل تصميم جديد لهوائي نانومتري معدني في النطاق المرئي لحصاد الطاقة الشمسية وتحويلها إلي طاقة كهربائية بكفاءة أعلي من الخلايا الشمسية التقليدية. ويتكون هذا الهوائي من ثنائي قطب معدني وكل قطب فيه يتكون من ثلاثة أقطاب نانوية مستطيلة مدببة. وقد أثبت الباحثون أنه عند زيادة الأطراف المدببة بشكل معين فإنها تجمع أكبر قدر من الطاقة. وقد أظهر التصميم الجديد كفاءة حصاد مقدارها 55% والتي تعتبر أعلي من نظيرها الهوائي ثنائي القطب التقليدي، وبالإضافة إلي ذلك فإن هذا التصميم الحديث له القدرة علي تركيز المجال الكهربي ب60 ضعفا أكبر من تلك الخاصة بثنائي القطب التقليدي. وتم نشر هذه النتائج بمجلة الضوئيات الأمريكية (Optical Society of America) وهي من أعلي المجلات العلمية في مجال الفوتونيات.
ما الخطوات التي تم اتخاذها لتطبيق هذه الأفكار؟ وما المتوقع من تطبيقها في المستقبل؟
- نقوم حاليا علي تشكيل تحالف وطني من خلال أكاديمية البحث العلمي يتكون من مجموعة من الصناع/ الشركات ووزارة الصناعة وخمس جامعات وشركات وطنية وجامعات ببريطانيا وإيطاليا لتطوير هذه الفكرة لعمل نموذج أولي وعند تطبيقه ستحدث طفرة تكنولوجية جبارة في مجال الطاقة الشمسية. بالإضافة إلي أن التحالف بقيادة أ.د. صلاح عبية سيقوم بإعداد برامج تدريب مكثفة ومميزة تستهدف تطوير القدرات العلمية والفنية والتكنولوجية لشباب المهندسين والعلميين والفنيين الذين يعملون في حقل صناعة الطاقة الشمسية بهدف إعداد كوادر شابة مدربة في هذا المجال.
ما أبرز المشروعات الأخري التي يقدمها مركز الفوتونات والمواد الذكية؟ وما مصادر تمويلها؟
يقوم الباحثون في المركز بعدة مشروعات في مجالات مختلفة مثل الخلايا الشمسية وعمل تصميمات لمستشعرات طبية للكشف عن العديد من الأمراض منها السكر والتشوه في الحمض النووي وتصميم نظم اتصالات ضوئية حديثة، ويتم تمويل هذه المشروعات من عدة جهات محلية وعالمية من أبرزها (أكاديمية البحث العلمي في مصر- الهيئة القومية للاتصالات - صندوق العلوم والتنمية التكنولوجية).