محتويات
استخدامات النانو في الطاقة الشمسية
يُمكن تعريف علوم النانو أنَّه العلم التطبيقي الذي يدرس معالجة المواد على المقياس الجزيئي والمقياس الذري كذلك وبهذا يُعَد علم النانو إحدى مجالات علم المواد مثل الفيزياء والهندسة الميكانيكية بالإضافة إلى الهندسة الكيميائية أو الهندسة الطبية الحيوية و لعلم النانو اسمين آخرين مثل تقنية الجزيئات متناهية الصغر أو حتى تقنية الصغائر. [١]
ما يميز تقنية النانو تطورها الكبير في إنتاج الطاقة و تخزينها و تحويلها مما جعلها مادة جذابة بديلة للوقود الأحفوري بعد دمجها مع تقنية الألواح الشمسية؛ مما رفع كفاءة عملها بمقدار 30 - 40 % في الوقت الحالي و تطوير المرشحات النانوية التي تقوم بتنقية العادم و كل هذه التقنيات تهدف لحماية كوكبنا من الملوثات و نواتج احتراق الوقود الأحفوري. [٢]
تمتلك الخلايا الشمسية ميزة المرونة ،التي تعد مفيدة في التطبيقات الصغيرة، والصناعات التي لا تستطيع الخلايا الشمسية التقليدية التكيُّف معها، كالمنازل ذات القبة الدائرية. [٣]
مراحل تطور الألواح الشمسية
بتطور التكنولوجيا ازدادت الأبحاث حول الخلايا الشمسية وكيفية زيادة كفاءتها وتقليل كلفتها وبعض من هذه التطورات :[٤]
الجيل الأول والثاني
المصنوعة من بلورات أحادية ومتعددة من مادة السيليكون تصل الكفاءة فيها إلى 9%.
الجيل الثالث
وهي خلايا صبغية صممت باستخدام تقنية الكهروكيميائي عيبها استخدام السائل الموصل للضوء.
الجيل الرابع
وتستخدم فيها تقنية النانو المتطورة و هدفها الأساسي خفض التكلفة و زيادة الكفاءة و يسهم هذا الإنجاز في تقديم عون كبير لكوكبنا عن طريق تقديم مصادر طاقة خضراء بديلة للوقود الأحفوري و التخلص من انبعاثاته المسببة للاحتباس الحراري و المسبب ايضاً للتلوث الذي يهدد صحتنا.[٥]
تطبيق تقنية النانو في الطاقة الشمسية
من التطبيقات العملية من دمج تقنية النانو مع تقنية الخلايا الشمسية :[٦]
- تمت الإستفادة من تقنية النانو المعروفة باسم الأنابيب النانوية و هي من أبرز التطبيقات لتقنية النانو حيث يؤخذ عدد من ذرات الكربون و إلصاقها معاً و جعلها تبدو كورقة ذات سطح رقيق ثم لفها بشكل أنبوب يمتاز بالصلابة والتوصيل الكهربائي و الحراري.
- تتحد الخصائص الكارهة للمياه وخصائص التنظيف الذاتي لخلق ألواح شمسية أكثر كفاءة وخاصة خلال الطقس العاصف فالخلايا المغطاة بطبقات تستخدم تقنية النانو تبقى أكثر نظافة مما يضمن الحفاظ على أقصى قدر من كفاءة الطاقة.
- إنتاج بطاريات تخزين تخزّن كميات كبيرة من الطاقة ولفترات طويلة، وذات فائدة ايضا بإنتاج سيارات تعمل بالطاقة النظيفة بتكلفة أقلّ، وغير معتمدة على النفط مما يوفر بيئة نظيفة و إطالة فترة استخدام الوقود الأحفوري.
الفروقات بين الخلايا ذات التقنية القديمة و الحديثة
ظهر فرق كبير بين الخلايا الشمسية التقليدية و بين المطورّة بتقنية النانو التي حصلت على الإنتباه الأكبر حيث اثبتت انها ذات كفاءة أعلى على تحويل الضوء باستخدام البقع الكمومية أو الغرافين من الخلايا ذات التقنية القديمة حيث رفعت تقنية النانو كفاءة الخلايا بمقدار 30 - 40 % في الوقت الحالي لكن عملية التطوير مازالت مستمرة.[٧]
و حسب ما قدم في بحث السيد علام مدرس الفيزياء في الجامعة الأمريكية في القاهرة أن استخدم مادة السيلكون المكلفة و صعبة التصنيع فهي بحاجة لظروف خاصة لتتم صناعتها و التخزين فكان الحل الأمثل هي تقنية النانو التي تقوم بنفس مهام مادة السيليكون لكن تتفوق عليها بالوفرة و الثبات و قلة كلفة التصنيع و تقوم بتنظيف و معالجة نفسها بنفسها. [٨]
الأضرار الصحية لمادة النانو
من المهم معرفة أن لكل تقنية جوانب عديدة إيجابية و سلبية فمن سلبيات تقنية النانو :
ظهرت العديد من الدراسات طبية تؤكد خطورة المواد المصنعة باستعمال الأنابيب النانوية الكربونية على الصحة فتسبب مواد النانو الكربونية أورام خبيثة تُصيب الأشخاص الذين يتعاملون معها بشكل مباشر كون هذه المواد تدخل بشكل مباشر إلى جسم من يتعامل معها مباشرة ولا يُوجد علاج طبي للتخلص منها في حال دخلت جسم الإنسان النانو جزيئات دقيقة جدًا مما يُسهل دخولها عبر جهاز المناعة والرئتين ومن الممكن في بعض الأحيان أن تتخطى حاجز دم الدماغ. [٩]
المراجع
- ↑ "علوم النانو "، فرصة.
- ↑ "عالم النانو"، الجزيرة.
- ↑ "تطوير خلايا شمسية بمزايا وقدرات تنافسية عالية"، للعلم.
- ↑ "WHAT ARE SOLAR CELLS? (INCLUDING TYPES, EFFICIENCY AND DEVELOPMENTS)", TWI.
- ↑ "solar cell", britannica.
- ↑ "Sun Plus Nanotechnology: Can Solar Energy Get Bigger by Thinking Small?", National Geographic.
- ↑ "عالم النانو"، الجزيرة .
- ↑ "جائزة أفضل بحث علمي في تكنولوجيا النانو"، الجامعة الأمريكية في القاهرة .
- ↑ "Some Nanotubes Could Cause Cancer", MIT Technology Review.
