رم - نجحت جامعة علمية سعودية في تطوير مادة جديدة تسهم في تحقيق التبريد لبعض الأجسام، دون الحاجة للطاقة الكهربائية، تمهيداً لاستخدامها في تبريد ألواح الطاقة الشمسية وتعزيز إنتاجيتها.

وتحوّل الألواح الشمسية التجارية 20% فقط من أشعة الشمس إلى كهرباء، في حين يمتص الباقي كحرارة أو يعكس بعيداً، إذ تقلل الحرارة المرتفعة من أداء وكفاءة الخلايا الشمسية وتُقصر عمرها، ما يستلزم استبدالها بسرعة.

لكن فريقاً مشتركاً من الباحثين في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست)، طوروا مادة مركبة جديدة تحسن أداء تلك الخلايا الشمسية من خلال تبريدها.

ووفق دراسة نشرتها مجلة ' Materials Science and Engineering: R'، أظهرت الخلايا الشمسية المزودة بهذه المادة بعد تشغيلها لعدة أسابيع في صحراء المملكة، قدرة إنتاجية أعلى وعمراً تشغيلياً أطول، مقارنة بالخلايا غير المزودة بها.

كما أن المادة الجديدة التي تم تطويرها، منخفضة التكلفة في التصنيع، وتسهم في تقليل تكاليف صيانة الخلايا الشمسية التي انخفضت درجة حرارتها بفضل تلك المادة التي تعد بديلاً لا يحتاج للكهرباء مقارنة ببدائل أخرى تم تجاهلها لكلفتها، مثل أنظمة التبريد التقليدية كالمراوح والمضخات.

ونشرت العديد من وسائل الإعلام السعودية، اليوم الخميس، تفاصيل الخطوة العلمية الجديدة، حيث تسعى المملكة لزيادة إنتاج الطاقة المتجددة وتخفيف الاعتماد على الوقود التقليدي في إنتاج الكهرباء في بلد حار يعتمد سكانه على مكيفات الهواء بشكل كبير.

وقال البروفيسور 'تشياو تشيانغ غان' من جامعة 'كاوست'، والذي قاد الدراسة: 'نحن متخصصون في المواد النانوية التي تتيح التبريد السلبي، وهي مواد رقيقة يمكن وضعها على أنظمة متعددة تتطلب التبريد كالبيوت الزجاجية الزراعية والخلايا الشمسية، دون التأثير في أدائها'.

وطوّر 'غان' وزملاؤه في 'مركز التميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين' بجامعة 'كاوست'، مادة مركبة تمتص رطوبة الهواء في الليل، وتُطلقها خلال النهار.

ووجد العلماء أن تغطية الخلايا الشمسية بهذه المادة عند تشغيلها في المناطق الساحلية بالمملكة لأسابيع، ساعد على إبقائها باردة، مما زاد كفاءتها التشغيلية وأطال عمرها.

كما أسهم التبريد السلبي لألواح الطاقة الشمسة بتلك المادة، في تقليل تكلفة توليد الكهرباء من هذه الخلايا بنسبة 18%.

وأجريت تجارب إضافية في مناطق باردة ورطبة من أمريكا في أثناء هطول الأمطار، للتأكيد على فاعلية التقنية في مختلف الظروف المناخية، وأثبتت التقنية فاعليتها في البيئات جميعها.

واختبر البروفيسور 'غان' المادة الجديدة على خلايا شمسية قدّمها البروفيسور 'ستيفان دي وولف' من جامعة 'كاوست'، والذي يحقق فريقه البحثي أرقاماً قياسية عالمية في أداء الخلايا الشمسية بفضل تصميماتهم المتخصصة.

وأوضح البروفيسور عبدالرحمن البدري، وهو كبير الباحثين في معهد 'تقنيات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة' في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست)، أن المادة المطورة أثبتت 'فاعليتها في تطبيقات الخلايا الشمسية بشكل عام، وخصوصا في أنظمة الخلايا المركزة التي تم تطويرها داخل مختبرات (كاكست)، حيث تكون درجة الحرارة للخلايا عالية جداً بسبب تركيز الضوء'.

وأضاف البدري أن لهذه المادة تطبيقات أخرى، مثل استخدامها في البواعث الضوئية، التي تعاني عادة من انخفاض الكفاءة عند ارتفاع درجات الحرارة، وقد تم إجراء دراسات أولية على هذه التطبيقات وأظهرت نتائج واعدة.

وفي السياق ذاته، قال الدكتور عبدالله المقبل، وهو باحث في معهد 'الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات' ومدير 'مركز التميز في الضوئيات والإلكترونيات' في 'كاكست'، إن 'المادة المطورة تعد حلاً منخفض التكلفة لمواجهة تحديات التبريد في مشاريع الطاقة الشمسية في المملكة والعالم، كما تفتح آفاقا واسعة لتطبيقها في تقنيات الإضاءة والليزر'.