خلايا شمسية تمتص أشعة الشمس

في حين تُستخدَم المواد شبه الموصِّلَة ـ عادةً ـ في الخلايا الضوئية، حيث تحوِّل جزءًا من أشعة الشمس إلى كهرباء، فإن مواد نقاط الكَمّ الغروية (CQD) تستطيع تحويل الطاقة من الطيف الشمسي بأكمله. ومن خلال التحكم في نقاط كَمّ الجسيمات متناهية الصغر لأشباه الموصِّلات، يستطيع الباحثون استغلال المواد لعمل ترددات مختلفة من الضوء.

وقد قام باحثون من جامعة تورتنو بكندا، وجامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا في ثوال بالمملكة العربية السعودية، بصنع الخلية الأكثر كفاءة على الإطلاق حتى الآن من مواد نقاط الكَمّ الغروية. باستخدام مزيج من الكيمياء العضوية وغير العضوية، استطاع الباحثون التخلص من "فِخاخ" الإلكترون المرتبط بمساحات السطح الداخلي الكبيرة للجسيمات النانوية متناهية الصغر، والحفاظ على الرقائق كثيفةً سميكة؛ حتى يمكنها امتصاص أكبر قدر ممكن من الضوء.

يقول أليكس أب، وهو أحد مؤلفي المقالة التي نُشرت في مجلة "نيتشر نانوتكنولوجي Nature Nanotechnology ": "من خلال إدخال ذرات الكلور الصغيرة مباشرةً بعد تجميع النقاط، نستطيع إصلاح الزوايا والشقوق التي لم نستطع الوصول إليها من قبل، والتي تؤدي إلى فِخاخ الإلكترون"، ويضيف قائلاً: "ونُتْبِع ذلك باستخدام روابط عضوية قصيرة؛ لربط نقاط الكم بالرقائق مع بعضها البعض".

وقد تمَّ تبيين أن هذه العملية المزدوجة من تهميد الهجين تنتج أعلى كثافات للرقائق من قِبَل مجموعة أرام أماسيان في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا، التي استشفّت هيكل رقائق مواد نقاط الكمّ الغروية (CQD) في تصميم نانوميتر فرعي، باستخدام أحدث ما وصلت إليه وسائل تشتيت الأشعة السينية.

إن هذه التطورات تفتح آفاقًا جديدة لتحسين كفاءة خلية مواد نقاط الكَمّ الغروية، حيث تحمل معها احتمال انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية في المستقبل القريب.

يقول تيد سارجنت، مساعد مدير فريق البحث الذي يتعاون مع أماسيان من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا: "هذا العمل يبين أن ترابط المواد الوفيرة داخل نقاط الكَمّ الغروية يمكن أن تُتقَن بطريقة سليمة، لتبيِّن أن التكلفة المنخفضة، والكفاءة ذات التحسُّن المستمر، من الممكن المزج بينهما".

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.