فكرة النوافذ الشمسية أصبحت متداولة بكثرة هذه الأيام، ولا تزال عدة طرق لتنفيذ هذه الفكرة قيد الاختبار مثل الخلايا الشمسية المرشوشة على الأسطح أو استخدام الخلايا الرقيقة جداً. مع أن هذه الطرق تبدو واعدة، إلا أن المشكلة تكمن في أن كل هذه التطبيقات تقتضي حجب بعض الضوء المرئي من المرور عبر النوافذ، وهذه ليست مشكلة في بعض الحالات. لكن كثيراً من التعتيم قد يحوِّل النافذة إلى جدار. غير أن الباحثين في جامعة ميشيغان قد توصلوا إلى اختراع مكثِّف للطاقة الشمسية يمكن أن يوفر مولدات طاقة شمسية شفافة كالزجاج إذا تم تحسين فاعلية امتصاص الطاقة الشمسية عبرها.

فريق البحث، بقيادة ييمو تشاو من قسم الهندسة الكيميائية وعلم المواد بجامعة ميشيغان، تمكن من هذا الإنجاز عن طريق «استغلال قابلية التحفيز لدى الأملاح العضوية اللامعة التي توفر امتصاصاً مضبوطاً على نحو كامل، وانبعاثاً أعمق للأشعة المجاورة للأشعة تحت الحمراء».

إذ يتم ضبط الجزيئات العضوية لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة المجاورة للأشعة تحت الحمراء فقط. ثم تشعُّ الجزيئات على طول موجة أشعة تحت الحمراء مختلف. ويتم توجيه الضوء المنبعث عن طريق المادة المكثفة إلى حافة الطبقة الداخلية البلاستيكية ثم يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام قطع رقيقة من الخلايا الضوئية، ولا يتم إنتاج أي كهرباء في منتصف الخلية. في المقابل، فإن الخلايا في الأفكار السابقة إما أن تكون مشوبة بأسلاك صغيرة، أو أنها تحتاج زجاجاً معتماً أو ملوناً لامتصاص أي أطوال موجة مفيدة من الضوء.

رتشارد لنت، كبير معدي البحث، يقول في مقال صحفي: «لا أحد يريد أن يجلس خلف زجاج ملون لأنه يجعل البيئة ملونة جداً، كأنك تعمل في ملهىً ليلي. النهج الذي نتبعه هو أننا نجعل الطبقة المشعة شفافة». وشفافية المادة مضمونة؛ لأن الجزيئات العضوية تشع فقط في الأشعة تحت الحمراء غير المرئية بالنسبة للبشر. النتيجة التي نراها هي نافذة صافية. على سبيل المثال، قارن الصورة التي في الأعلى بالصورة التي على اليسار لنافذة شمسية مرشوشة.

وكما هي الحال مع معظم أفكار توليد الطاقة الشمسية، فإن حجر العثرة الأساسي هنا هو الفاعلية. فريق ميشيغان تمكن من الوصول إلى فاعلية بنسبة واحد في المئة لنموذجه الأوَّلي، وهذا أقل بكثير من المطلوب. يقول الباحثون إنهم يأملون في رفع الفاعلية إلى خمسة بالمئة، وإذا تمكنوا من إنتاجه بسعر منخفض، فسيكون هذا كثيراً بالنسبة لبعض التطبيقات. ومن الواضح أن الطاقة الشمسية الصافية لها كثير من التطبيقات مثل ناطحات السحاب في المدن الكبيرة. لكن لنت يقول إن النافذة الشمسية يمكن استخدامها أيضاً في الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية كشاشةٍ ذاتية الشحن من دون التأثير على جودة الرؤية.

دايف ليثيتان
ترجمة: يوسف شنيوَر
المصدر:
http://www.spectrum.ieee.org/energywise/green-tech/solar/can-solar-power-go-truly-transparent