استطاع فريق بحثي من جامعة هيوستن الأميركية التوصل إلى تقنية متقدمة تساعد على تطوير «الخلايا الشمسية الحرارية» كي تتمكن من تحصيل المزيد من الطاقة الشمسية وتخزينها، ما يعني زيادة معدل إنتاج الطاقة الكهربائية. ونشرت نتائج تلك الدراسة في دورية «فيزيكال ريفيو أبلايد».
وطبقا للبيان الصحفي المنشور في الثالث من أكتوبر/ تشرين الأول الجاري بموقع «يوريك ألرت» فسوف تسهم تلك الدراسة في الحد من القيود الحالية التي تمنع تلك الخلايا من إنتاج أعلى قدر من الطاقة، كذلك ستمهد الطريق إلى استغلال الطاقة الشمسية على مدار اليوم.
يقول البروفيسور «بو زاو»، الأستاذ المساعد بقسم الهندسة الميكانيكية بجامعة هيوستن، والمشرف على البحث، إن الحد الأقصى لـ«كفاءة الخلايا الشمسية الحرارية» (STPV) الحالية لاستغلال الطاقة الشمسية؛ لا يتعدى نسبة 85.4 %، بينما يبلغ الحد المثالي نسبة 93.3 %، وينتج هذا النقص عن خاصية «التبادلية» (Reciprocity) التي تمتلكها الخلايا الحالية.
ويعني مصطلح «التبادلية» أن أحد أجزاء نظام الخلايا الشمسية الحرارية المسمى «الطبقة المتوسطة» (Intermediate layer) يمتص قدرا معينا من الطاقة الشمسية، وفي نفس الوقت تُعيد هذه الطبقة بعث جزء من تلك الطاقة إلى الفضاء، الأمر الذي يؤدي بالضرورة إلى فقدان ذلك الجزء من الطاقة، ما يعني عدم قدرة الخلايا على حصد الكمية المثلى من الطاقة الشمسية. وقد دفع ذلك الأمر البروفيسور زاو، وسينا جافاري الباحث الرئيس للدراسة، إلى محاولة تطوير نظام «الخلايا الشمسية الحرارية» عبر تعديل طريقة عمل طبقته الوسطى.
واعتمد الباحثان في دراستهما على تعديل نظام الخلايا الشمسية الحرارية ليصير غير تبادلي، ما يعني امتصاص الطبقة المتوسطة لكمية معينة من الضوء، مع عدم انبعاث أي جزء منها للفضاء من جديد، وهو أمر مغاير تماما لأنظمة حصد الطاقة الشمسية المعمول بها حاليا.
ويوضح زاو «في هذه الحالة تستطيع الطبقة المتوسطة امتصاص أشعة الشمس دون فقدان أي كمية منها، عبر توجيه الانبعاث العكسي لها تجاه «الخلية الكهروضوئية» (Photovoltaic cell)، والتي تستطيع بدورها امتصاص الفوتونات الموجودة بالأشعة، ومن ثم تحويلها إلى طاقة».
