تستطيع ألواح الطاقة الشمسية المطوّرة حديثًا أن تُصلح نفسها تلقائيًا عند تعرضها لأضرار ناتجة عن الإشعاعات الفضائية، يَعِد هذا الاكتشاف بجعل مصادر طاقة الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية أكثر مرونة وموثوقية في المستقبل.
أظهر نوع من الألواح الشمسية يُعرف باسم خلية بيروفسكايت الشمسية (PSC) إمكانيات واعدة للاستخدام في الفضاء: فهي خفيفة الوزن وبأسعار تصنيعية معقولة نسبيًا، وتحول الإشعاع الشمسي إلى كهرباء بكفاءة عالية.
ومع ذلك، يجب أن تصمد أيضًا أمام وابل البروتونات عالية الطاقة في الفضاء، يظن الباحثون المسؤولون عن الدراسة الجديدة، من جامعة سيدني ومركز علوم التسارع في أستراليا، أنهم وجدوا حلًا.
كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: «ستتعرض التجهيزات الفضائية في أثناء وجودها في مداراتها للإشعاعات الناتجة عن البروتونات، لذلك من المهم جدًا تقييم استقرار (PSCs) الإشعاعي».
في ظروف مختبر مصممة لمحاكاة التأثيرات الناتجة عن التعرض لإشعاع البروتونات في غضون عشرات أو حتى مئات السنين، اختبر الباحثون المواد الأولية التي تبنى منها الخلايا الشمسية فائقة الرقة المناسبة للاستخدام في الأقمار الصناعية، وهي المرة الأولى التي يُختبر فيها مواد بهذه الخصائص على هذا النحو.
كشفت التجارب أن المادة التي تعتمد على الثقوب بالنقل (HTM) في خلاليا (PSC) كانت ذات أهمية حاسمة بالنسبة لقدرتها على تحمل الضرر ومدى جودة الإصلاح الذاتي الذي تستطيع إنجازه، تسهل مادة (HTM) حركة الثقوب (التي تعد المعاكسة للإلكترونات حيث الإلكترون سالب الشحنة بينما الثقب يكون موجب الشحنة) في الخلية الشمسية، ما يمكن الإلكترونات من البقاء مبعثرة، الأمر الذي يتيح إمكانية إنتاج الكهرباء.
أظهر نوعان محددان فقط من HTM ونوع واحد من الشوائب (مادة مُعدِلة تطبق على HTMs) أنهما الأفضل في مقاومة الأضرار الناتجة عن اشعاعات البروتونات، بتكوينها الفريد، تتيح HTM إمكانية التعافي الذاتي للألواح الشمسية بنسبة تعافٍ تصل إلى 100% من كفاءتها.
يحدث هذا الإصلاح الذاتي عن طريق عملية لحام، أو تطبيق حرارة في فراغ، التي يمكن أن تتم نظريًا بواسطة الشمس، ما يعني أن الإشعاع الشمسي يمكنه أن يصلح ويشغل هذه الخلايا.
للوصول إلى نموذج عملي فعال قابل للاستعمال ما زلنا نحتاج إلى الكثير من البحوث، لكن هذه الدراسة تظهر أن ذلك ممكن، وأنه يومًا ما من الممكن أن نمتلك مركبة فضائية تعمل بألواح شمسية تستطيع إصلاح نفسها ذاتيًا، بالنظر إلى التكاليف الباهظة للذهاب إلى الفضاء، يمكن أن يُحدث هذا فرقًا كبيرًا.
تقول عالمة التقانة النانوية أنيتا هو بيلي من جامعة سيدني: «نأمل أن تساعد الأفكار المتولدة عن هذا العمل في الجهود المستقبلية لتطوير خلايا شمسية خفيفة الوزن منخفضة التكلفة تفيد في تطبيقات فضاء مستقبلية».
اقرأ أيضًا:
اختراع خلايا شمسية غير مرئية قد ترتديها يومًا ما!
ترجمة: يوسف الشيخ
تدقيق: باسل حميدي
