سيزيد الطلاء الخاص من كفاءة الألواح الشمسية

نجح مهندسون في معهد ستانفورد للأبحاث في ابتكار طلاء سيليكون فريد من نوعه من شأنه أن يساعد في تحسين كفاءة الألواح الشمسية والحفاظ على درجة الحرارة.

تتمتع هذه الطبقة بالقدرة على جمع الحرارة، والتي يتم إشعاعها بعد ذلك إلى الفضاء؛ والميزة الخاصة لهذه التكنولوجيا هي أنها لا تمنع الفوتونات الواردة.

يمكن أن يكون هذا التطوير مفيدًا لتبريد أي أجهزة موجودة في الهواء الطلق.

يمكن للألواح الشمسية أن تصل درجة حرارتها إلى 800 درجة مئوية مساءً (خاصةً في البلدان ذات المناخ الدافئ)، وتُصبح الحرارة الزائدة مشكلةً حقيقية: تحتاج الخلايا إلى ضوء الشمس لجمع الطاقة، لكن كفاءتها تبدأ في الانخفاض مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، تفقد خلايا السيليكون التقليدية حوالي 20% من كفاءتها عند 100 درجة مئوية.

في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وما إلى ذلك، يتم حل مشكلة ارتفاع درجة الحرارة بمساعدة المراوح والمشعات، ولكن بالنسبة للأجهزة الموجودة في الهواء الطلق، مثل الألواح الشمسية، قرر الخبراء استخدام المساحة المحيطة كممتص للحرارة.

طوّر البروفيسور شانغهاي فنغ وفريقه العلمي طلاءً سيليكونيًا خاصًا ينقل الحرارة إلى الفضاء. يعتمد مبدأ التشغيل على تجميع الحرارة، ثم إطلاقها على شكل موجات كهرومغناطيسية تحت الحمراء تمر بسهولة عبر الغلاف الجوي. هذا الطلاء عديم اللون، لذا لا تتراجع قدرة الخلايا على امتصاص الضوء إطلاقًا.

اختبر فريق البروفيسور فان التقنية الجديدة باستخدام مُجمِّعات شمسية حرارية (استخدم العلماء ثلاثة أجهزة، اثنان منها مُزوَّدان بآليات تبديد الحرارة باستخدام ثاني أكسيد السيليكون والبلورات الفوتونية). وكما أظهرت التجربة، تعاملت آليات تبديد الحرارة بفعالية مع الحرارة.

يمر الضوء المرئي بسهولة عبر الطلاء إلى الخلايا الشمسية، مع خفض درجة حرارة العنصر الرئيسي إلى 130 درجة مئوية. ويشير العلماء إلى أنه على الرغم من أن الكفاءة لا تزيد عن 1%، إلا أن هذه النسبة كافية تمامًا للخلية الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك، يقترح الخبراء العديد من التحسينات الأخرى التي ستساعد ليس فقط في تبريد الأجهزة، بل أيضًا في زيادة الكفاءة.

يشير المهندسون إلى أن استخدام الألواح الشمسية المُغطاة بالطلاء الجديد يُفضل في بيئة نظيفة وجافة. كما أُجريت تجارب على المُجمّعات الشمسية في فصل الشتاء، حيث يُنصح بإمالتها بزاوية 600 درجة جنوبًا لتقليل مساحة إسقاطها في السماء وزيادة قدرتها على الامتصاص، مما يُؤدي بدوره إلى انخفاض قدرتها على التبريد.

وبالإضافة إلى ذلك، ووفقاً للخبراء، يمكن أيضاً إضافة عناصر التبريد التقليدية إلى طلاء الصوان.

ويثق شنغهاي فينج وزملاؤه في إمكانية تطبيق التكنولوجيا الجديدة على أي جهاز خارجي يحتاج إلى التبريد، على سبيل المثال، يمكن استخدام الطلاء عديم اللون لتبريد السيارات وتوفير الوقود، دون المساس بالشكل الجمالي.