أُعلن مؤخرًا في اليابان عن إنجازٍ كبير في تكنولوجيا الخلايا الشمسية، حيث يُمكن لجهازٍ أوليٍّ التحكم في التيار المُولَّد بتأثير مجالٍ مغناطيسيٍّ خارجي. فبدلًا من استخدام وصلة p-n التقليدية، تستفيد الخلية الجديدة من التأثير الكهروضوئي الشامل في بنيةٍ "متراصة" بين مادتين: طبقةٌ شبه موصلة ثنائية الأبعاد من MoS₂ وطبقةٌ مغناطيسية من CrPS₄.
في ظروف الإضاءة العادية، تعمل البطارية كخلية كهروضوئية متكاملة، محولةً الضوء إلى كهرباء. عند تطبيق مجال مغناطيسي على سطح البطارية - على سبيل المثال، بوضع مغناطيس أو ملف مولد للمجال بالقرب من الجهاز - تتغير شدة التيار فورًا، فتزداد أو تتناقص أو تنطفئ تمامًا.
تتيح هذه الميزة ضبط خرج الطاقة في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى مكونات تحكم إضافية مثل الثنائيات أو الترانزستورات.
تتضمن عملية التصنيع تقشيرًا ميكانيكيًا لصفائح MoS₂ وCrPS₄ من البلورة السائبة، تليها تقنية نقل جاف لتجميع الطبقتين بدقة في هيكل فان دير فالس. يُضاء الجهاز النهائي وتُقاس خصائصه الكهربائية تحت قوى مجال مغناطيسي مختلفة.
وتظهر النتائج ليس فقط أن كفاءة تحويل الضوء أعلى من حد التوازن للخلايا السيليكونية التقليدية، ولكن أيضًا أنه يمكن التحكم في التيار بشكل مرن عن طريق تغيير المجال المغناطيسي ببساطة.
الميزة الأبرز لهذه التقنية هي بساطتها ومرونتها في التصميم. فبدون الحاجة إلى دوائر تحكم معقدة، يمكن أن تكون الألواح رقيقة وخفيفة الوزن وسهلة الثني لتُلصق على الأسطح الزجاجية أو الأسقف أو حتى أغلفة الأجهزة المحمولة.
وتشمل التطبيقات المحتملة أجهزة استشعار تعمل بالطاقة الذاتية، والخشب الموفر للطاقة، والزجاج الذكي الذي ينظم الطاقة ذاتيًا، والعديد من أجهزة إنترنت الأشياء التي تتطلب بطاريات رقيقة للغاية.
كما تُبشر تقنية التحكم في تيار المجال المغناطيسي بتحسين الأداء في ظروف الإضاءة المنخفضة أو المجزأة. ويفتح الجمع بين التأثير الكهروضوئي الشامل والقدرة على تخصيص المجالات المغناطيسية آفاقًا جديدة للتغلب على قيود أداء الخلايا الكهروضوئية الحالية.
لا يزال النموذج الأولي في مرحلة التجارب المخبرية، إلا أن تطبيقاته المحتملة جذبت اهتمام العديد من معاهد البحث والشركات العالمية. وستركز التجارب اللاحقة على تحسين المواد، وتوسيع نطاق درجة حرارة التشغيل والمجال المغناطيسي، بهدف إنتاجها على نطاق واسع خلال السنوات الخمس إلى العشر القادمة.
في فيتنام، حيث تتزايد طاقة الطاقة الشمسية بوتيرة متسارعة، قد تُحقق هذه التقنية فوائد عملية. إذ يُمكن دمج الألواح المُتحكم بها مغناطيسيًا بسهولة في الأسطح والنوافذ ومحطات الشحن المتنقلة. وعندما تحتاج الشبكة الموزعة (الشبكة الذكية) إلى موازنة الطاقة، يُمكن فصل البطاريات تلقائيًا عند وجود فائض من الطاقة أو زيادة سعتها لتعويض الحمل عند الحاجة. وهذا يُساعد على تقليل خسائر النقل وتحسين استقرار النظام.
لا تقتصر البطاريات المُتحكم بها مغناطيسيًا على التطبيقات المدنية فحسب، بل إنها مناسبة أيضًا لمشاريع الطاقة البحثية، وأجهزة الاستشعار البيئي، والطائرات بدون طيار ذاتية القيادة التي تتطلب مصادر طاقة مرنة. تُبشر القدرة على تشغيل/إيقاف التيار الكهربائي فورًا باستخدام المجالات المغناطيسية بإنشاء جيل من "البطاريات الفائقة" الذكية، بما يتماشى مع التوجهات العالمية نحو الاستدامة والرقمنة.
عند تسويقها تجاريًا، ستُمثل تقنية الخلايا الشمسية المُتحكم بها مغناطيسيًا نقطة تحول في قطاع الطاقة المتجددة: من الألواح الشمسية السلبية إلى أجهزة الطاقة "النشطة" التي تتفاعل مع البيئة. هذا هو الأساس للمدن الذكية، ومباني الطاقة ذاتية التنظيم، وسلسلة من التطبيقات المستقبلية، مما يُسهم في بناء منظومة طاقة مستدامة.
المصدر: https://khoahocdoisong.vn/nhat-ban-phat-trien-pin-nang-luong-mat-troi-nhan-dien-tu-truong-post1551512.html
تعليق (0)