الاتجاهات المستقبلية للطاقة الشمسية ، مقال علمي حول الاتجاهات المستقبلية للطاقة الشم

الاتجاهات المستقبلية للطاقة الشمسية ، مقال علمي حول الاتجاهات المستقبلية للطاقة الشمسية

مما لا شك فيه أن الشمس هي مصدر الطاقة الأكبر على الأرض. و أن استخدام الطاقة الشمسية في كل مناحي الحياة و اعتبارها من المصادر الرئيسية للطاقة أصبح مطلباً ملحاً، ليس فقط من وجهة نظر المهتمين بالبيئة، بل عند عامة الناس أيضاً.

الطاقة الشمسية كما هو معلوم طاقة نظيفة و متجددة و عامة في كل أنحاء المعمورة، و تتمتع منطقتنا العربية بنصيب وافر منها، و لله الحمد. أينما كنت تستطيع استخدام الطاقة الشمسية بشقيها الحراري و الضوئي، و التحدي هو في ابتكار و انتاج و امتلاك تقنيات تحويل تلك الطاقة إلى طاقة كهربائية أو أي شكل من أشكال الطاقة الأخرى حسب الحاجة، و جمعها و تخزينها و من ثمّ الاستفادة منها.

و لم يزل العلماء عبر العالم يبحثون في تحسين و تطوير الطرق و الأساليب و استخدام أنواع مختلفة من المواد و هندستها من أجل تقليل الكلفة و زيادة الكفاءة في تحويل الطاقة الضوئية و الحرارية للشمس لشكل من أشكال الطاقة المناسبة للإضاءة و التسخين و التبريد و الحركة و تحويلها إلى طاقة كهربية و تخزينها.

استخدام الطاقة الحرارية للشمس معروف منذ القدم و تطورت أساليبه عبر الزمن. الجديد هو تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. و قد تم التعارف على أن وحدات انتاج تيار كهربي من الطاقة الشمسية، تسمى خلايا شمسية.

و قد كان موضوع البحث في ابتكار أنواع مختلفة من تلك الخلايا مجال تنافس بين المؤسسات العلمية و التجارية في العقود الماضية، و ما زال.

الفكرة الأساسية تتمحور حول تحرير الكترونات من مادة ما عند تعرضها لضوء الشمس و من ثمّ سحبها لتكوين تيار كهربي. و هذا بالطبع يتعلق مباشرة بخواص المادة و مدى استجابتها للضوء و كمية الالكترونات المنبعثة منها. و هنا يتركز مجال البحث، و هنا تكمن أهمية البحث في مواد جديدة من جهة و تعديلها لتحسين خواصها لتناسب الغرض. و كذلك في أساليب نقل التيار و تخزين الطاقة.

بفضل التطورات التي حصلت في مجالات متعددة مثل تكنولوجيا الكهروضوئية Photovoltaic technology ، الروابط الكيميائية Chemical bonding ، و المحفزات الضوئية Photo catalysts و الوصلات النانوية ثلاثية الأبعاد three dimensional nanoscale heterojunctions و غيرها، أصبح استخدام الطاقة الشمسية مرشحاً في القريب أن يصبح مصدر الطاقة الأول على الأرض.

سيصبح تجميع و حصاد الطاقة الشمسية أكثر كفاءة. و سوف يصبح بالإمكان تخزينها لوقت الحاجة إليها، و ذلك بفضل المواد الجديدة المستخدمة في خلايا تقوم على تكنولوجيا الأغشية الرقيقة من مواد جديدة و الأكاسيد و الخلايا الصبغية Dye-sensilized materials التي تستخدم فيها أنواع جديدة من الأكاسيد مثل أكسيد الكوبلت و أكسيد التيتانيوم و المحسسة بالأصباغ أو النقط الكمية و تركيبها النانوي، كل ذلك سيسهم في زيادة معدل تحويل الطاقة خلال هذا العام 2014 ، كما جاء في توقعات مؤسسة طومسون رويتر.

لقد ظهرت أنواع كثيرة و واعدة للخلايا الشمسية، و لم يعد من الحكمة تركيز الاهتمام حول خلايا السيلكون المعروفة.