مدرس بالجامعة الأمريكية يبتكر موادا منخفضة التكلفة في استخدام الطاقة الشمسية

حصل ناجح علام، مدرس الفيزياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، على جائزة أفضل بحث علمي منشور لعام 2013 من المركز القومي للبحوث لبحثه المبتكر حول إمكانية استخدام تكنولوجيا النانو لتحويل الطاقة الشمسية إلى وقود أو كهرباء، وبالأخص لإنتاج مواد تحل محل استخدام مادة السيليكون الباهظة الثمن في بعض الصناعات المستدامة.
وقال علام: "مُنحت هذه الجائزة للجهد الذي بذله فريقي في اكتشاف وتصميم مواد متفاعلة للضوء، ومنخفضة التكلفة، ومتوازنة للغاية، من العناصر التي تتوافر بكثرة على كوكب الأرض، وذلك لاستخدامها في تحويل الطاقة الشمسية"، فقد حصل علام على جائزة المركز القومي للبحوث لمقالة له تتحدث عن التحول الكهربائي الكيميائي الفعال للطاقة الشمسية، وتم نشرها في دورية "ACS Applied Materials and Interfaces".
وأضاف أن "المشكلة تكمن في نقص المواد المتوافرة والمنخفضة التكلفة اللازمة لإحلال السيليكون، وهى المادة الأكثر استخداما في صناعة الألواح الشمسية".
وتابع: "تكمن المشكلة الأساسية في استخدام السيليكون أنه لابزال مكلفا وصعب التصنيع، كما أن معظم المواد المماثلة للسيليكون ستنضب في خلال السنوات المقبلة".
وقال علام إن "عملية تحويل الرمال إلى سيليكون هى عملية مكلفة أيضا، فبعد الحصول على الرمال، لابد من القيام بعمليات عديدة تتسم بالتعقيد لمعالجة الرمال، ولابد أيضا من العمل في حجرة نظيفة، وإلا تعود المادة إلى حالة الأكسدة مرة أخرى، كما أن خصائص السليكون قد تتلف إذا تعرض إلى الحرارة أو الرطوبة، ولأن الألواح الشمسية مصممة بالأساس لكي تناسب بيئة الولايات المتحدة الأمريكية، حيث لا تتواجد لديهم هذه الكميات من الأتربة مثل مصر، فإنه من الصعب استخدامهم في مناخ الشرق الأوسط".
وأضاف: "ففي حالة الرياح القوية، من الممكن أن تقوم الرمال بخدش الأسطح الواقية للألواح الشمسية مما يعرض السيليكون لعناصر الجو وقد يجعلها عديمة الفائدة، كما أن المادة الواقية المستخدمة في ألواح السيليكون الشمسية من الممكن خدشها بسهولة عندما يتم تنظيفها بشكل آلي".
وتابع: "إجمالا فإن السيليكون مادة جيدة ولكن لديه مشاكل عديدة، ولمواجهة هذه المشاكل، طور علام وفريقه موادا تقوم بنفس مهام مادة السيليكون، ولكن تتميز بالوفرة، والثبات وقلة تكلفة التصنيع".
وأكد أن "جمال المادة التي طورناها هو كونها تقوم بتنظيف ومعالجة نفسها بنفسها"، وللحصول على تلك النتائج يستخدم علام مادة البوليمر.
ولكي يتمكن علام من التغلب على فكرة عدم توافر موارد كافية مماثلة لأمريكا، فقد اتبع وسائل حسابية في طرق بحثه مقارنة بوسيلة التجربة ثم الخطأ الشائعة.
ولأن استيراد الكيماويات من أمريكا يعد مكلفا ويستهلك وقتا كبيرا، فقد كان من المهم أن يتطلب البحث القيام بموارد حسابية كبيرة للحصول على المواد المطلوبة. يقول: "نقوم بعمل معادلات حسابية تطلعنا منذ البداية نتيجة خلط مادتين معا، ثم نقوم بفرز ما يقرب من 100 مادة عن طريق الحسابات التي نقوم بها والتي نعتقد أنها ستنجح، ونذهب للمعمل، ونمزج المادتين ونأمل أن نصل للنتيجة المرجوة".
يركز علام على قيمة عمل طلاب الجامعة في معمل مواد الطاقة بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، ويقول إن "طلاب الدراسات العليا، بسمات شاهين ورامي ناشد الذين عملوا معي في السنوات الثالثة الماضية كان لهم دور عظيم في نجاح هذه المقالة العلمية، إن منح الطلاب فرصا لإجراء الأبحاث، يكفل قدرتهم على التنافس مع مؤسسات التعليم العالي".
حصل علام على شهادة الدكتوراه في علوم المواد والهندسة من جامعة بنسلفانيا، والتحق بعدها للعمل في معهد جورجيا للتكنولوجيا ثم انضم لمعمل الأبحاث الإلكترونية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
عاد علام للقاهرة بعد عمله في معهد ماساتشوستس للتكنولوجي ليقوم بالتدريس والقيام بالأبحاث في الجامعة الأمريكية بالقاهرة، وبعد حصوله على دعم من الجامعة، أنشأ معمل مواد الطاقة الذي يستضيف فريقه البحثي.