ألواح شمسية جديدة قادرة على أَن تتعافى من أضرار الفضاء بنفسها

تستطيع الألواح الشمسية المطوّرة حديثًا أن تتعافى وتصلح نفسها عندما تتعرض للأضرار بسبب الإشعاع الفضائي. وهذا الاكتشاف الواعد سيجعل مصادر الطاقة للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية قادرة أَكثر على الصمود ويمكن الاعتماد عليها في المستقبل.

نوع من الألواح الشمسية المعروفة باسم خلية البيروفسكايت (Perovskite Solar Cell-PSC) أظهرت سابقًا الكثير من الامكانات للاستخدام في الفضاء: فهي خفيفة الوزن وتُعتبر نسبيًا قليلة التكلفة من حيث الصنع، كما يمكنها تحوّل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء بكفاءة عالية.

ومع ذلك، يجب أَيضًا أَن تتحمل وابل من الجسيمات البروتونية ذات الطاقة العالية في الفضاء.

وإِن الباحثون وراء هذه الدراسة الجديدة من جامعة سيدني the University of Sydney ومركز العلوم المتسارعة the Centre for Accelerator Science في أستراليا، يعتقدون بأَنهم وجدوا الحل.

كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: “تتعرض الأجهزة الفضائية لإشعاع البروتونات في هذه المدارات، لذا من المهم تقييم الاستقرار الإشعاعي لخلاياPSC”.

وفي مختبر صُمِم خصيصًا لمحاكاة آثار إشعاع البروتون عَبّرَ عشرات أو حتى مئات السنين، اختبر الباحثون ملائمة ألواح خلايا الطاقة الشمسية فائقة الرقة للاستخدام في الأقمار الصناعية، وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اختبار مواد بهذه الخصائص.

أظهرت التجارب أَن المادة المساعدة لنقل الثقوب (Hole Transport Material – HTM) في الخلايا الشمسية العضوية كانت فاصلة في مدى قدرتها على تحمل الضرر وقدرتها على التعافي، وتسهل المادة المساعدة لنقل الثقوب حركة الثقوب (غياب الإلكترونات) في خلايا الطاقة الشمسية، مما يمكنها من البقاء منفصلة وإنتاج الكهرباء.

أظهرت نوعين معينين من مواد المساعدة لنقل الثقوب ونوع واحد من الدوبانات dopant (مادة تغيرية تُطبَّق على مواد المساعدة لنقل الثقوب) أَنها الأفضل في مقاومة ضرر إشعاع البروتون.

بتكوينها بعناية، تُمَكّن -المادة المساعدة لنقل الثقوب- الألواح من التعافي بنفسها واستعادة كفاءتها حتى 100%.

تتم عملية التعافي هذه عن طريق عملية التلدين أو استخدام الحرارة في فراغ، والتي يمكن الحصول عليها من الشمس. نظريًا، يمكن للإشعاع الشمسي أَن يُصَلّح هذه الخلايا الشمسية كما سيوفر لها الطاقة أَيضًا.

لجعل هذا الأمر يعمل فإِنه يحتاج إلى الكثير من البحث، ولكن هذه الدراسة تُظهر لنا أَنهُ من الممكن في يوم من الأَيام أَن يكون لدينا مركبات فضائية مدعومة بألواح شمسية يمكنها إصلاح نفسها. ونظرًا لتكاليف الذهاب إلى الفضاء العالية، فإن ذلك يمكن أَن يُحدِث فرقًا هائلًا.

تقول العالمة النانوية آنيتا هو-بيلي Anita Ho-Baillie من جامعة سيدني: “نأمل أَن تُساهم الأفكار التي تولدها هذه الدراسة في الجهود المستقبلية لتطوير خلايا شمسية خفيفة الوزن ومنخفضة التكلفة لاستخدامات الفضاء المستقبلية”.