علماء يطورون خلية شمسية تولد الضوء من الظلام

ابتكر علماء "خلية شمسية عكسيّة" يمكنها تسخير الحرارة التى تشعها الأرض فى الليل لتوليد ضوء كهربائي، وبحسب التقرير فإن معظم الألواح الشمسية تولد الكهرباء من الشمس من خلال عملية فيزيائية تسمى التأثير الكهروضوئي، حيث يولد الضوء الساطع على بعض المواد تيارًا كهربائيًا، لكن رغم ذلك يستخدم البعض طريقة بديلة - تعتمد على الفارق فى درجات الحرارة بين الشمس الحارقة والأرض الباردة لتوليد طاقة قابلة للاستخدام.

وبحسب موقع "ميرور" البريطانى، فإن الجهاز الجديد، الذى طوره باحثين من جامعة ستانفورد، يقلب هذه الطريقة بشكل أساسى رأسا على عقب، ففى الليل، تكون الأرض أكثر دفئًا من الهواء، وهذا يعنى أن الأرض تشع بالحرارة - وهى عملية تعرف باسم التبريد الإشعاعى للسماء، إذ يسخر الجهاز هذا التبادل الحرارى ويحوله إلى كهرباء.

وفى حين أن الطاقة الناتجة عن تبريد السماء الإشعاعية أقل بكثير من الطاقة التى يتم الحصول عليها مباشرة من الشمس بواسطة الخلايا الشمسية، فهى كافية لإضاءة لمبة LED، ويدعى الباحثون أن هذا يمكن أن يساعد فى توفير طاقة موثوق بها فى المناطق خارج الشبكة فى جميع أنحاء العالم، وكتب الباحثين فى ورقتهم "لا يزال جزء كبير من سكان العالم يفتقر إلى الكهرباء ولا سيما فى الليل عندما لا تعمل الأنظمة الكهروضوئية".

وأضافوا: "القدرة على توليد الكهرباء فى الليل يمكن أن تكون مهمة لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما فى ذلك أجهزة استشعار الإضاءة المنخفضة الطاقة"، حيث  تم تصنيع جهاز إثبات المفهوم باستخدام مكونات منخفضة التكلفة جاهزة للاستخدام، ومكونات للسلع الأساسية ، وتكلفة أقل من 30 دولارً.

وتتكون الخلية من صندوق من البوليسترين مغطى بالمايلر بالألمنيوم، مع قرص ألومنيوم 200 ملم مطلى باللون الأسود ومعلق فى الأعلى، لتكون بمثابة "باعث حراري"، وتتدفق الحرارة من الأرض إلى الهواء، من خلال كتلة صغيرة من الألومنيوم على الجانب السفلى من الصندوق وفى القرص ، الذى يشع الحرارة إلى الأعلى فى الهواء.

وقد كان الاختبار قادراً على توليد 25 مللى واط لكل متر مربع من القرص - وهو ما يكفى لتشغيل LED صغير واحد، ومع ذلك، يدعى الباحثون أنه مع وجود مزيد من العزل ومناخ أكثر جفافًا، سيكون بإمكانهم إحضار ما يصل إلى 0.5 وات لكل متر مربع من القرص، ومع الأقراص الأكبر حجمًا ، فإنها قد تكون قادرة على إضاءة المنزل باستمرار.

ويمكن أن يعمل الجهاز أيضًا فى الاتجاه المعاكس خلال النهار، ويمتص أشعة الشمس وينتج الكهرباء من الحرارة التى تنتقل من الشمس إلى القرص، وقال الباحثين "فى مواقع خارج الشبكة فى جميع أنحاء العالم، يسلط أسلوب توليد الضوء من الظلام الضوء على طريقة جديدة تمامًا للحفاظ على الإضاءة بشكل سلبى تمامًا فى الليل".

ويمكن أيضًا استخدام الطاقة المولدة لتزويد المستشعرات الصغيرة بالطاقة فى المناطق النائية، مع عدم تقييد عمر البطارية بالبطاريات ولكن العمر الافتراضى للوحدة الكهروحرارية، والذى يمكن أن يكون حجمه أطول".