الألواح الشمسية البلاستيكية.. وداعا لالواح الطاقة المستخدمة حاليا بعد اختراع تقنية ثورية جديدة رخيصة الثمن وعالية الاداء
تاريخ النشر: 11th, October 2023 GMT
توصّلت نخبة من الأكاديميين إلى تقنية الألواح الشمسية البلاستيكية التي تعتمد -أساسًا- على حقن الخلايا الشمسية في قوالب بلاستيكية؛ ما يَعِد بتطبيقات ثورية تُسهم في تعزيز إنتاجية الكهرباء المولّدة بهذا المصدر النظيف من الطاقة المتجددة، الذي أضحى فرس الرهان الأول في سباق الحياد الكربوني.
ويأمل الباحثون في أن تُساعد هذه التقنية -التي تستعمل البلاستيك العضوي الرقيق- في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء نظيفة مستدامة بكفاءة أعلى، وتكلفة تصنيع منخفضة، وفق تقارير اطلع عليها “الميدان اليمني”.
وفي هذا السياق يزعم باحثون أوروبيون أنهم تمكّنوا من إثبات جدوى دمج الألواح الشمسية العضوية في أجزاء بلاستيكية هيكلية عبر تقنية القولبة بالحقن، وفق ما أورده موقع مجلة بي في ماغازين pv magazine، ويشير مصطلح القولبة بالحقن injection molding إلى تقنية تُستعمَل لإنتاج أجزاء عبر حقن المواد المنصهرة في قالب، ومن الممكن أن تساعد على تطوير الألواح الشمسية البلاستيكية داخل القالب، بأداء محسن وثبات مُعزز، وفق ما يراه الباحثون.
وقال الباحثون: “بفضل تصميمها الرفيع جدًا، يمكن أن تكون الألواح الشمسية البلاستيكية المرنة حساسة للكشط الميكانيكي؛ ما قد يتطلب إستراتيجيات حماية ودمج إضافية”، مشيرين إلى أن “دمج لوحة شمسية مطبوعة في جزء بلاستيكي من شأنه أن يساعد على تجاوز التحديات ذات الصلة بالدمج، مع توفير حماية ميكانيكية إضافية، وقدرة على التكيف مع الشكل”.
مزيج ضوئي
في البداية صنع الباحثون ألواحًا شمسية في طباعة على شكل لفافات، باستعمال مزيح ضوئي يُعرف علميًا باسم P3HT:O-IDTBR، والذي اُختير لثباته الشكلي والحراري، وهو ما له صلة مباشرة بعملية القولبة بالحقن التي تحدث لاحقًا.
وأكد الباحثون: “الألواح الشمسية العضوية تتطلب موادّ كهروضوئية، بدرجة ثبات مورفولوجية (شكلية) تحت ضغوط حرارية، مثل مزيج P3HT:O-IDTBR”، وأضافوا: “في هذا الصدد، تبرز الحاجة الماسة إلى مواد عالية الأداء بمثل تلك الدرجة من الثبات”.
التقنية:
ذرع العلماء الألواح الشمسية العضوية باتجاه أفقي في قالب حقن مصنوع من مادة البولي يوريثين الحرارية المعتمدة على مادة البولي إيثر كوبوليمر، وقد اُختيرت هذه المادة لدرجة حرارتها المنخفضة في أثناء المعالجة، ومرونتها العالية؛ علمًا بأن عملية الحقن قد جرت باستعمال تجويف مقاس 120 مم × 120 مم × 2 مم.
وأشار الباحثون إلى أنه “من مجموعة الألواح الشمسية العضوية الـ64، جرى حقن 32 لوحة شمسية، بينما احتُفظ بـ32 لوحة شمسية أخرى بوصفها مراجع.
وتابعوا: “في المتوسط، احتفظت الألواح الشمسية البلاستيكية التي خضعت لتقنية القولبة بالحقن بـ98.1% من أدائها الأصلي”، وأوضحوا: “لم تخفق سوى لوحتين شمسيتين، واحتفظت 28 عينة من الألواح الشمسية العضوية بأكثر من 90% من أدائها الاصلي، وهو ما يجعل إنجاز أداء عملية القولبة بالحقن قريبة من 90%”.
وفيما يتعلق بالثبات التشغيلي والميكانيكي، وجد العلماء متوسط زيادة بأكثر من 35% في نقطة الضغط القصوى في عينات الألواح الشمسية البلاستيكية الخاضعة لتقنية القولبة بالحقن.
تطبيقات واعدة
على صعيد متصل قال الباحثون: “هذا العمل الابتكاري يمثل أول إثبات للألواح الشمسية البلاستيكية المقولبة، ويفتح إمكانات جديدة للألواح الشمسية البلاستيكية المقولبة، لتمكين التطبيقات المعينة التي تتطلب أداءً ضوئيًا وهيكليًا عاليًا متزامنًا”، خلال تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.
وواصلوا: “نعتقد أن تركيز المستقبل على حقن المواد البلاستيكية من الممكن أن يوسّع حزمة الفوائد المقترنة باستعمال الألواح الشمسية البلاستيكية المقولبة، بينما يتعلق باستقرار الهيكل والأدوات، إلى جانب إتاحة وظائف بصرية إضافية”، يُشار إلى أن الدراسة قد نُشرت في دورية أدفانسيد ساينس العلمية، وأشرف عليها باحثون من مركز تكنولوجيا يوريكات في إقليم كتالونيا الإسباني، وجامعة باردوبيتسه، ومركز الكيمياء العضوية في جمهورية التشيك، وشركة إنتاج المعادن النانوية الفرنسية جين سينك GenesInk، ومزود قوالب الحقن الإسباني إيتيب Aitiip.
المصدر: الميدان اليمني
كلمات دلالية: الطاقة الطاقة الشمسية الواح الواح الطاقة الشمسية طاقة شمسية
إقرأ أيضاً:
براءة اختراع لفريق بحثي من “اليرموك” لتطوير تركيبة خرسانية معدلة
صراحة نيوز-حقق فريق بحثي أردني من جامعة اليرموك إنجازا بحثيا يتمثل في نشر براءة اختراع جديدة لدى مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأميركي بعنوان “تركيبة خرسانية تحتوي على مركبات ثيول/كبريتيد”.
ويضم الفريق البحثي الدكتور فارس مطالقة من قسم الهندسة المدنية في كلية الحجاوي للهندسة التكنولوجية والدكتور محمد زيتون والدكتور يزن العكام من قسم الكيمياء الطبية وكيمياء العقاقير في كلية الصيدلة.
وأوضحت الجامعة في بيان اليوم الخميس، أن براءة الاختراع التي تم نشرها من خلال قسم نقل التكنولوجيا في عمادة البحث العلمي تناولت تطوير تركيبة خرسانية معدلة تحتوي على مشتقات “الكحول-الثيولي” ومركبات مشتقة من “السيستين” بهدف تعزيز المقاومة الميكانيكية للخرسانة بنسبة قد تصل إلى 50 بالمئة مقارنة بالخرسانة التقليدية وتحسين المتانة في البيئات القاسية عبر آليات تعمل على تسريع تفاعل الإسمنت من خلال تقليل محتوى الماء المطلوب في الخلطة وبالتالي تحسين الكثافة والخواص الإنشائية والحد من استخدام كميات الإسمنت دون التأثير على الأداء الإنشائي.
وأشارت الدراسة، الى أن إضافة نسب قليلة من هذه المركبات العضوية إلى الخلطة الخرسانية يحسن من تفاعل الإسمنت ويوفر وسطا قلويا فعالا يعزز خصائص الارتباط والتماسك ويقلل من فقدان الماء.
وأظهرت نتائج الاختبارات أن استخدام مشتقات “السيستين والكحولات الثيولية” قبل دمجها ضمن الخلطات الخرسانية تعمل على تحسين الأداء الإنشائي للخرسانة ورفع مقاومتها للكسر بعد “7 – 28” يوما من المعالجة.
وأكد الفريق البحثي أن هذا الإنجاز يعكس التكامل الحقيقي بين العلوم الهندسية والصيدلانية بوصفه أحد نماذج البحث التطبيقي متعدد التخصصات الذي تسعى الجامعة إلى دعمه، مبينا أن استخدام مشتقات الأحماض الأمينية في مواد البناء يفتح أفقا جديدا لاستخدام هذه المواد في الصناعة الإنشائية بهدف تحسين الخصائص المختلفة للخلطات الخرسانية.
وأضاف، إن هذا العمل البحثي يمثل أنموذجا ناجحا للتعاون البناء بين تخصصي الصيدلة والهندسة، إذ يتيح دمج الخبرات في تصميم الجزيئات وتقييم سلوكها في البيئات الإسمنتية إنتاج تركيبة فريدة ذات تطبيقات واعدة في مجال الإنشاءات المستدامة.
وأكدت الجامعة، أن عمادة البحث العلمي والدراسات العليا تعكف حاليا على تسويق هذه البراءة والبحث عن شركاء صناعيين واستثماريين لتحويل التركيبة إلى منتج تجاري قابل للتطبيق في قطاع البناء والتشييد، بما يسهم في دعم الاقتصاد المعرفي وتعزيز دور جامعة اليرموك في الابتكار وريادة الأعمال.