تخوض البشريّة حملة ضخمة لتسخير الطّاقة الشّمسية من أجل توفير الطّاقة اللّازمة لتغذية بيوتنا، أجهزتنا الميكانيكية وحتى لصناعتنا. تعتبر الخلايا الشّمسية البلاستيكيّة (Plastic Solar cells) المصنوعة من مزيج من البوليمرات العضوية النّاقلة، محلّ اهتمام في صناعة خلايا شمسيّة ذات وزن خفيف وتَكلفة منخفضة، لكن مشكلة هذا النّوع من الخلايا الشّمسية هي أنّ فعاليّة طاقتها الشّمسية مرتبطة بشكل كبير بطريقة مَزج وبَلوَرَةِ أنواع المواد المختلفة في الأغشية الرفيعة، وهذا يعني أنه يجب أن تتوّفر طريقة معقّدة وحذرة لصنع خلاياً شمسيّة فعّالة من البوليمر.
قام باحثون من جامعة أوساكا، في تعاونية دولية مع معهد ماكس بلانك لبحوث البوليمر بإعادة تصميم نوعٍ من البوليمر قد ذكروه مُسبقاً، لصنع نوع جديد من الخلايا الشّمسية حيث لا تحتاج هذه الأخيرة لأيّ معالَجات خاصّة إضافيّة، كما تمكّنوا أيضاً من الحفاظ على كفاءة تحويلٍ ممتازة من الطاقة الشمسية إلى كهرباء. كما تمَ ذكره في Advanced Energy Materials .
يقول قائد البحث يوتاكا:”قد حققت الخلايا الشّمسية العضوية التّقليدية الآن فعالياتٍ جيدة ولكن أغشية البوليمر في هذه الأجهزة تحتاج عادةً إلى معالجةٍ خاصةٍ لضمان بَلْوَرة صحيحة. وفي المقابل، لقد ركّزنا على أَمزِجة غير مُتبلورة من البوليمر لتفادي هذه المشاكل”
تعمل الخلايا الشّمسية العضوية بمبدأ استعمال الطّاقة الضّوئية لإثارة إلكترونات في بوليمرٍ ما. حينها تتمكّن الإلكترونات المُثارة من الإنتقال إلى فوليرين ذو شكل أَشبه بكرة القدم وتتحرك نحو الجانب الموجب من الخلية الشمسية. يُعرف الفراغ الذي يتركه الإلكترون بالثّقب (Hole) والذي يجب عليه أيضا أن يتحرك في البوليمر نحو الطرف الآخر من الجهاز ليكمل الدّارة.
علم باحثو جامعة أوساكا أن واحداً من بوليمراتهم غير قادر على نقل الثّقوب بفعالية، فأعادوا تصميمم البنية بزيادة مُرّكب إضافي، الأمر الذي رفع من ناقليته للثقوب، وعزّز أداء تحويل الطّاقة الشّمسيّة.
يؤكّد أيضاً “يوشيو أسو” أحد المشاركين في البحث:”القدرة على صنع هذه الخلايا بدون إيلاء اهتمامٍ للبنية البلورية لأغشية البوليمر قد يسمح لنا بالحصول على إنتاج كبير لهذه الأجهزة بواسطة وسائل طبع بسيطة، والتي من المفروض أن تُخفّض سعر الأجهزة بشكل معتبرٍ وتقود إلى تناولها بشكل أوسع بكثير.”
المصدر: هنا
تدقيق لغوي: جيلالي زرّوخي
