تحتاج معظم الأجهزة الالكترونية المحمولة للشحن بالكهرباء بشكل دوري، في العادة يعني ذلك توصيلها بمصدر تزويد بالطاقة الكهربية.
تخيل كم سيكون مريحاً إذا تمكنت بمجرد وضع جهازك المحمول في جيبك أن تتمتع بشحنه في كل مرة تخرج فيها تحت أشعة الشمس.
يعمل الباحثون على إنتاج خلايا شمسية يمكن استخدامها على حقائب أجهزة الحاسوب وعلى الملابس والجدران وغيرها.
جين شوانغ هونغ، الأستاذ المساعد في كلية الهندسة الميكانيكية في جامعة نبراسكا في لنكولن، يعتقد أن هذا اليوم سوف يأتي وهو يسعى جاهداً من أجل ضمان حدوث ذلك قريباً.
هدف أبحاث هوانغ هو التأكد من أن أي سطح تقريباً بما في ذلك النوافذ، الجدران، حقائب الكمبيوتر وحتى الملابس يمكن معالجتها لتمتلك القدرة للاستفادة من طاقة أشعة الشمس لتوفر الطاقة بأكبر كفاءة ممكنة وبسعر أقل بكثير من ألواح الخلايا الشمسية المستخدمة اليوم.
الفكرة هي وضع هذه الخلايا على سطح كحائط مثلاً أو على الجهاز المراد شحنه، وبتعريضها لأشعة الشمس ستستمر عملية الشحن بالطاقة.
تنتشر في السوق خلايا السليكون الشمسية شبه الموصلة، والتي تعتبر ذات كفاءة جيدة ولكنها مرتفعة الثمن بشكل كبير.
يحاول العلماء استبدال خلايا السليكون الحالي بالبوليمرات العضوية أو البلاستيك، والذي يعد أرخص ثمناً من الخلايا المصنوعة من السليكون لأن تكاليف المواد والتصنيع هي أقل من الأولى كما أن لها تطبيقات أكثر مرونة ولكنها ليست فعالة.
مرونة المواد أيضاً يمكن أن تؤدي إلى استبدال الألواح الشمسية الكبيرة والمكلفة الموجودة فوق أسطح المباني والأعمدة بخلايا شمسية ستجد طريقها في المستقبل للاستخدام على الملابس والخيام وحقائب أجهزة الحاسوب أو على نوافذ المباني.
فريق هوانغ يحاول تعزيز كفاءتها من خلال وضع طبقة من مادة عازلة شفافة بين البوليمير وكل قطب كهربي.
لأول وهلة من المستغرب أن المواد البلاستيكية العازلة يمكن استخدامها لتعزيز كفاءة خلايا البوليمير الشمسية لأنها من المفترض أن تقلل من الكفاءة.
الإبداع يكمن في الاستفادة من الاستقطاب الكهربي الكبير والدائم للمادة العازلة الشفافة لزيادة الحقل الكهربي الداخلي وبالتالي توليد المزيد من الكهرباء.
ويضيف هوانغ ” لقد صممنا هيكل جهاز فريد من نوعه بحيث أن هذه الطبقات العازلة تسهل توليد أكبر قدر من الطاقة بدون أن تضيف أي تكلفة على خلايا البوليمير الشمسية ”
حالياً كفاءة تحويل الطاقة من السليكون وأشباه الموصلات تشكل حوالي 20% وهذا يعني أنه لكل 100 وات من الطاقة الشمسية تنتج الخلية الشمسية 20 وات من الطاقة الكهربية.
وحتى تصبح خلايا البوليمير الشمسية المعزولة مجدية وقادرة على منافسة خلايا السليكون الشمسية فإننا بحاجة للحصول على كفاءة تحويل طاقة تصل من 15 الى 20 %.
ويقول هوانغ ” استطعنا الحصول على كفاءة حوالي 8 الى 9 % حتى الآن وهو جيد جداً بالنسبة إلى قلة التكلفة.
ويؤكد هوانغ بأن الطاقة الشمسية ليست شيئاً جديداً فنحن نمتلك جميع هذه المنتجات ولكننا لا نستطيع استخدامها على أوسع نطاق لأنها لا تزال مكلفة للغاية، فالطاقة الشمسية مجانية ولكن الاستفادة من طاقتها ليس مجانياً.
مسيرة هوانغ والعلماء ما زالت مستمرة لمحاولة تحصيل أكبر قدر من الطاقة بأقل تكلفة وأكبر كفاءة تمكنها من أن تصبح متداولة بين أيدي الناس.
