ابتكار علمي فريد.. خلايا شمسية من البيروفسكايت تولد الكهرباء بكفاءة تحت سطح البحر

كشفت دراسة حديثة أن الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت قادرة على العمل بكفاءة عالية تحت سطح الماء، مما قد يمثل مصدرا مستداما للطاقة للروبوتات البحرية وأجهزة الاستشعار والكاميرات وأنظمة الاتصال المنتشرة في البحار. وتُعد البيروفسكايت فئة من المواد البلورية الخفيفة القابلة لتعديل خصائصها، ما يجعلها بديلة ومناسبة مقارنة بخلايا السيليكون التقليدية.

طور باحثون خلايا شمسية مصممة للعمل في بيئة مغمورة بالماء على عمق يصل إلى 10 أمتار، وذلك وفقا لما نشرته مجلة "سيل – جول". وعلى عكس الخلايا التقليدية المخصصة لضوء الشمس فوق سطح الأرض، تم تصميم هذه الخلايا لتلائم الطيف الضوئي المتبقي بعد امتصاص الماء للجزء الأكبر من أشعة الشمس مثل الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء.

وأوضحت سيمين ما، الباحث في جامعة يونان والمؤلفة الأولى المشاركة في الدراسة، أن الحل اعتمد على اختيار مادة ذات فجوة طاقة واسعة تبلغ نحو 1.96 إلكترون فولت، لتتلاءم بدقة مع طيف الضوء المتوافر على عمق يتراوح بين 5 إلى 10 أمتار. واستخدم الباحثون مادة مضافة تُعرف بـ"بي إتش إم جي" داخل خلايا البيروفسكايت لتحسين تكوين البلورات وتقليل العيوب وجعل سطح المادة أكثر مقاومة للرطوبة.

وأظهرت النتائج المعملية والمحاكاة لضوء عمق 10 أمتار كفاءة وصلت إلى 34.71% في استغلال الجزء المتاح من الضوء. وفي التجارب العملية بمياه بحر قرب جزيرة ويتشو في بحر الصين الجنوبي، استطاعت الوحدات بعد تغليفها شحن بطاريات ليثيوم-آيون بكفاءة ملحوظة، حيث جرى استخدامها لتشغيل لوحة إضاءة حمراء تحمل اسم "جامعة يونان" في عرض عملي ناجح.