خلايا شمسية من أسلاك السليكون النانومترية

تعتبر الطاقة أحد أهم الركائز الأساسية لتلبية احتياجات المجتمع ومن أهم مقومات التنمية الاقتصادية لأي دولة، ومع التزايد المستمر لعدد السكان أدي إلي زيادة استهلاك الطاقة وأصبح من الضروري البحث عن مصادر طاقة جديدة وبدائل للطاقة، ولأن تكنولوجيا النانوفوتونيات صديقة للبيئة لها مستقبل واعد من حيث كونها ذكية صديقة للبيئة يعكف الباحثون في مركز الفوتونيات والمواد الذكية علي تطوير أنظمة جديدة من الخلايا الشمسية هي الأحدث من نوعها في العالم تعتمد علي تكنولوجيا النانو في تصنيعها، وذلك بقيادة الاستاذ الدكتور صلاح عبية الرئيس الأكاديمي السابق لمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا والمدير المؤسس لمركز الفوتونيات والمواد الذكية الذي أجرينا معه الحوار التالي..
• كونك المدير المؤسس لمركز الفوتونيات والمواد الذكية.. ما الدور الذي يقوم به المركز؟
- يهتم المركز بالابحاث المتعلقة بعلم الفوتونيات وهو العلم الذي يهتم بالتفاعلات التي تحدث بين الضوء والمادة ويعتبر من أهم العلوم الحديثة التي لها تطبيقات عديدة في الكثير من المجالات الحياتية الحيوية، ففي مجال الطاقة يعكف الفريق البحثي الذي اشرف عليه علي تطوير العديد من الاجهزة الضوئية التي تستخدم لرفع كفاءة الطاقة الشمسية، وفي مجال الصحة استحداث انواع جديدة من المستشعرات الطبية التي تسهم في الكشف المبكر عن العديد من الامراض عن طريق استحداث انواع جديدة من المستشعرات الضوئية المستندة علي رقائق الذهب النانومترية التي تتميز بالدقة العالية والسرعة في الكشف عن الامراض دون الحاجة لأخذ عينات معملية والانتظار لعدة أيام للتعرف علي المرض. وفي مجال الاتصالات يتم تصميم أنواع حديثة من الالياف الضوئية التي تستخدم في تحسين خدمة الاتصالات حيث تتميز بالسرعة العالية في نقل البيانات واستهلاكها الأقل للطاقة الكهربية.
ما السر وراء الاهتمام المتزايد بأبحاث الطاقة الشمسية؟
- أدي التلوث البيئي الذي يسببه حرق الوقود الأحفوري إلي التفكير بإيجاد مصادر طاقة بديلة تكون صديقة للبيئة وتساهم في التخفيف من ظاهرة تدهور المناخ العالمي، لذا فهناك اتجاه في شتي دول العالم المتقدمة والنامية لتطوير سياسات الاستفادة من صور الطاقة المتجددة واستثمارها، لكونها مصادر طبيعية دائمة وغير ناضبة ومتوافرة في الطبيعة ومتجددة باستمرار ونظيفة، وتعتبر الطاقة الشمسية من أهم هذه المصادر خصوصا في مصر حيث تعتبر من الدول المشمسة طوال العام ويمكن الاستفادة من هذا المصدر في تلبية احتياجات مصر من الطاقة الكهربية.
ما أبرز ما توصل اليه فريقكم البحثي في هذا المجال؟
- تمكن الباحثون في مركز الفوتونيات والمواد الذكية من عمل بعض التصميمات الجديدة للخلايا الشمسية معتمدة علي أسلاك السليكون النانومترية ذات كفاءة امتصاص عالية وقليلة التكلفة في نفس الوقت. وقد حصل الفريق علي نتائج فريدة في هذا البحث حيث قام الباحثون بتصميم أسلاك سليكون نانومترية مخروطية الشكل رخيصة الثمن وعالية الكفاءة، وقد حقق التصميم المقترح كفاءة امتصاص قدرها 43% بنسبة تحسين 54% مقارنة بالاسلاك السيلكون اسطوانية الشكل التقليدية وهي تعتبر أعلي كفاءة امتصاص في هذه الخلايا والتي تقترب من القيمة المثلي لها وتم نشر هذه الابحاث في مجلة Optics Letter الامريكية وتعد من أهم المجلات العلمية في مجال البصريات.
ما أهمية استخدام تكنولوجيا الأسلاك النانومترية في الخلايا الشمسية؟
- بشيء من التبسيط فإن الاسلاك النانومترية تعتبر الاختيار الامثل لتقليل تكلفة انتاج الطاقة الكهربية من الخلايا الشمسية حيث تتميز بكفاءتها العالية والاستهلاك الاقل للمادة الخام (السليكون) المطلوب لتصنيع الخلايا الشمسية مما يتيح الفرصة لانتاج كميات ضخمة من الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية وبتكلفة تناظر تكلفة انتاج الكهرباء من الوقود التقليدي.
هل تم تجريب هذه الأبحاث عمليا؟
- بالفعل تم عمل نموذج معملي أولي بالتعاون مع جامعة جونوفيا بإيطاليا وتم عمل قياس للكفاءة عمليا ومقارنة النتائج العملية بالنتائج النظرية للتصميمات المقترحة. وحاليا فإن المركز يرحب بالجهات الصناعية الجادة في هذا المجال من أجل الاستفادة من تلك الابحاث وتطبيقها علي نطاق أوسع.