تقنية

خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي

هذه المقالة هي الجزء 7 من 22 في سلسلة موضوعات تأسيسية في الطاقة المتجددة

<div id&equals;"wtr-content" &NewLine;&Tab; &Tab;data-bg&equals;"&num;FFFFFF" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-width&equals;"6" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mute&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fgopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement&equals;"bottom" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-content-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-touch&equals;"bottom" &NewLine;&Tab;&Tab; data-placement-offset-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-transparent&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-shadow&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-touch&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-non-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-comments&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-commentsbg&equals;"&num;ffcece" &NewLine;&Tab; &Tab;data-location&equals;"page" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedfg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-endfg&equals;"transparent" &NewLine;&Tab; &Tab;data-rtl&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;>&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"h-مقدمة-عن-الإشعاع-الكهرومغناطيسي-الشمسي">مقدمة عن الإشعاع الكهرومغناطيسي الشمسي<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يتكون الإشعاع الشمسي من فوتونات تتصرف كالموجات الكهرومغناطيسية أي أنه يمكن وصف كل موجة من الإشعاع الشمسي بخصائص محددة لها تردد وطول موجي وطاقة معينة&period;&nbsp&semi; يغطي الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الشمس مجموعة كبيرة جدًا من الأطوال الموجية، بدءً بالموجات الراديوية ومرورًا بالأشعة تحت الحمراء والطيف المرئي للضوء والأشعة فوق البنفسجية ووصولًا إلى الأشعة السينية وأشعة غاما&period; يعرف الطول الموجي للموجة بأنه المسافة الفاصلة بين قمتين متتاليتين للموجة ويتناسب عكسيًا مع تردد الموجة فالموجات التي لديها طول موجي أكبر يكون ترددها أصغر والعكس صحيح&period; ومن ناحية أخرى تتناسب طاقة الموجة طرديًا مع ترددها، فكلما انخفض تردد الموجة كلما كانت طاقتها منخفضة أيضًا&period; على سبيل المثال، يتراوح الطول الموجي للموجات الراديوية من 1 سنتيمتر إلى 1 كيلومتر وتقاس طاقتها بالنانو إلكترون فولت &lpar;1نانوإلكترون فولت &equals; 0&period;000000001 إلكترون فولت&rpar; في حين أن «Ø§Ù„أشعة فوق البنفسجية-Ultraviolet Radiation» لديها طول موجي صغير جدًا يتراوح بين 10 نانومتر و 100 نانومتر بينما تصل طاقتها إلى حوالي 100 إلكترون فولت&period; أما«Ø§Ù„طيف المرئي-Visible Spectrum» من الإشعاع الشمسي فيقع في طول موجي يتراوح بين 400 نانومتر و 700 نانومتر&period; <&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<div class&equals;"wp-block-image">&NewLine;<figure class&equals;"aligncenter size-large"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2020&sol;07&sol;3&period;jpg" alt&equals;"خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي" class&equals;"wp-image-30702"&sol;><figcaption class&equals;"wp-element-caption"><strong>خصائص التردد والطول الموجي والطاقة لكل مكون من مكونات الطيف الكهرومغناطيسي الشمسي<&sol;strong><&sol;figcaption><&sol;figure><&sol;div>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"h-قدرة-الخلايا-الشمسية-على-امتصاص-الإشعاع-الشمسي">قدرة الخلايا الشمسية على امتصاص الإشعاع الشمسي<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>تبعث الشمس العديد من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي بكميات طاقة مختلفة&period; نلاحظ من خلال الصورة أدناه أن حوالي 43&percnt; من إجمالي الطاقة المشعة المنبعثة من الشمس موجودة في الأجزاء المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي&period; بينما 49&percnt; من الطاقة المنبعثة من الشمس تقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء الجزء المتبقي في الأشعة تحت الحمراء و 7&percnt; في نطاق الأشعة فوق البنفسجية&period; تصنع الخلايا الشمسية من مادة <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d9&percnt;86&percnt;d8&percnt;ae&percnt;d9&percnt;81&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d8&percnt;b6-&percnt;d9&percnt;83&percnt;d9&percnt;81&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d8&percnt;a1&percnt;d8&percnt;a9-&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d9&percnt;84&percnt;d8&percnt;a3&percnt;d9&percnt;84&percnt;d9&percnt;88&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d8&percnt;ad-&percnt;d8&percnt;a7&percnt;d9&percnt;84&percnt;d8&percnt;b4&percnt;d9&percnt;85&percnt;d8&percnt;b3&percnt;d9&percnt;8a&percnt;d8&percnt;a9&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" aria-label&equals;"undefined &lpar;opens in a new tab&rpar;" rel&equals;"noreferrer noopener">السيليكون البلوري<&sol;a> ويمكن لهذه الخلايا الشمسية تحويل جزء صغير فقط من الطيف الشمسي إلى كهرباء بكفاءة&period; لا يتم امتصاص جزيئات الضوء منخفضة الطاقة، لأنها لا تملك ما يكفي من الطاقة لسد فجوة النطاق للمادة التي تصنع منها الخلايا الشمسية&period; على النقيض من ذلك، يمكن امتصاص الفوتونات عالية الطاقة، ولكن في عدد قليل من بيكو ثانية &lpar;10-12 ثانية&rpar; يتم تحويل الكثير من طاقتها إلى حرارة&period; وهذا يحد من الكفاءة القصوى إلى 30 بالمائة فقط&period; الجدير بالذكر أن حوالي 85&percnt; من الخلايا الشمسية المتوفرة تجاريًا تُصنع من مادة السيليكون البلوري ولكنها تمتص أشعة الشمس بشكل فعال فقط في المنطقة المرئية من الطيف الشمسي&period; تغطي مواد أخرى شبه موصلة مناطق مختلفة قليلاً من الطيف الشمسي، ولكن من الواضح أن أكثر الخلايا الشمسية كفاءة هي تلك التي تشمل كل منطقة من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<div class&equals;"wp-block-image">&NewLine;<figure class&equals;"aligncenter size-large"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2020&sol;07&sol;2-2&period;jpg" alt&equals;" خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي" class&equals;"wp-image-30704"&sol;><&sol;figure><&sol;div>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p class&equals;"has-text-align-center"><strong>تتركز معظم الطاقة في مدى الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية<&sol;strong><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"h-تطوير-خلايا-شمسية-تحصد-الطاقة-من-الطيف-الضوئي-الغير-مرئي">تطوير خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>اكتشف فريق من الباحثين في جامعتي «RMIT»Ùˆ«UNSW» في استراليا وجامعة «Kentucky» في الولايات المتحدة الأمريكية تقنية لاستخدام الأكسجين لنقل ضوء منخفض الطاقة إلى جزيئات يمكن تحويلها إلى كهرباء&period; تتضمن التقنية استخدام أشباه الموصلات الدقيقة المعروفة بالنقاط الكمومية لامتصاص ضوء الطاقة المنخفض ومن ثم تحويله إلى ضوء مرئي حتى تستطيع الخلايا الشمسية حصد الطاقة منه&period; تمكن الباحثون من تحقيق بنيىة تحويل تصاعدية باستخدام أشباه موصلات بلورية مصنوعة من مركب السولفايد المزود بالاكسجين&period;&nbsp&semi; تستطيع هذه التقنية امتصاص الفوتونات الواقعة في مدى الاشعة تحت الحمراء القريبة أو التي توجد تحت فجوة الطاقة لمادة السيليكون&period; يُعرف«upconversion-التحويل المتصاعد»Ø¨Ø£Ù†Ù‡ العملية التي يتم من خلالها الجمع بين فوتونين في وسط غير خطي لإنتاج فوتون عالي الطاقة مع تردد يمثل مجموع تلك الفوتونات&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<div class&equals;"wp-block-image">&NewLine;<figure class&equals;"aligncenter size-large"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2020&sol;07&sol;1&period;jpg" alt&equals;" خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي" class&equals;"wp-image-30700"&sol;><&sol;figure><&sol;div>&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p class&equals;"has-text-align-center"><strong>طيف الامتصاص والانبعاث للمواد المستخدمة في التجربة على أطوال موجية تصل حتى 1200 نانومتر<&sol;strong><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"h-تطبيقات-أخرى">تطبيقات أخرى<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>لا تنحصر تطبيقات هذه التقنية في تطوير خلايا شمسية تحصد الطاقة من الطيف الضوئي الغير مرئي فحسب، بل من الممكن استخدام الجسيمات النانوية ذات البنية الالكترونية المناسبة لكشف وتصوير «Ø§Ù„أوكسجين الإفرادي-singlet oxygen»ØŒ والذي اكتشف دوره مؤخرا في تنظيم المقوية الوعائية وضغط الدم في العملية الالتهابية&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"h-المصادر">المصادر<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p><a aria-label&equals;"undefined &lpar;opens in a new tab&rpar;" href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;nature&period;com&sol;articles&sol;s41566-020-0664-3&quest;fbclid&equals;IwAR2W6QxQ0IQ32q1HdHuIZsH8OIlKePtWWUOlwFsD1uQ&lowbar;DggJBuvpUrslXAE" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">Nature Photonics<&sol;a><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p><a aria-label&equals;"undefined &lpar;opens in a new tab&rpar;" href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;independent&period;co&period;uk&sol;life-style&sol;gadgets-and-tech&sol;news&sol;sun-solar-energy-renewable-environment-a9628246&period;html&quest;utm&lowbar;medium&equals;Social&amp&semi;utm&lowbar;source&equals;Facebook&amp&semi;fbclid&equals;IwAR2PzFQ4Y7u8AHTzz9s0rUQe5UQUVrPqmv0Cb7EfhCfif3P&lowbar;9YwJrsWa91g&num;Echobox&equals;1595257315" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">independent<&sol;a><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;imagine&period;gsfc&period;nasa&period;gov&sol;science&sol;toolbox&sol;emspectrum1&period;html">NASA<&sol;a><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p><a aria-label&equals;"undefined &lpar;opens in a new tab&rpar;" href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;immunolight&period;com&sol;applications&sol;solar&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">immunolight<&sol;a><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;phys&period;org&sol;news&sol;2016-04-nanocrystals-range-solar-cell-energy&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" aria-label&equals;"undefined &lpar;opens in a new tab&rpar;" rel&equals;"noreferrer noopener">phy&period;org<&sol;a><&sol;p>&NewLine;<div class&equals;"uwp&lowbar;widgets uwp&lowbar;widget&lowbar;author&lowbar;box bsui sdel-9a8e25eb" ><div class&equals;"d-block text-center text-md-start d-md-flex p-3 bg-light ">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;kaher-mohamed-abdo-nagy&sol;"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;plugins&sol;userswp&sol;assets&sol;images&sol;no&lowbar;profile&period;png" class&equals;"rounded-circle shadow border border-white border-width-4 me-3" width&equals;"60" height&equals;"60" alt&equals;"Qaher Naji"><&sol;a>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<div class&equals;"media-body">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<h5 class&equals;"mt-0">Author&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;kaher-mohamed-abdo-nagy&sol;">Qaher Naji<&sol;a><&sol;h5>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<p>درست تخصص هندسة كهربائية والكترونية، حاصل على درجة الماجستير في قسم التحكم الآلي، مهتم بالتكنولوجيا والهندسة&period;<&sol;p>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div><&sol;div><&sol;div><div style&equals;'text-align&colon;center' class&equals;'yasr-auto-insert-visitor'><&excl;--Yasr Visitor Votes Shortcode--><div id&equals;'yasr&lowbar;visitor&lowbar;votes&lowbar;69887185b2089' class&equals;'yasr-visitor-votes'><div class&equals;"yasr-custom-text-vv-before yasr-custom-text-vv-before-30698">اضغط هنا لتقييم التقرير<&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-second-row-container-69887185b2089' &NewLine; class&equals;'yasr-vv-second-row-container'><div id&equals;'yasr-visitor-votes-rater-69887185b2089' &NewLine; class&equals;'yasr-rater-stars-vv' &NewLine; data-rater-postid&equals;'30698' &NewLine; data-rating&equals;'0' &NewLine; data-rater-starsize&equals;'32' &NewLine; data-rater-readonly&equals;'false' &NewLine; data-rater-nonce&equals;'79bfbbed13' &NewLine; data-issingular&equals;'true' &NewLine; ><&sol;div><div class&equals;"yasr-vv-stats-text-container" id&equals;"yasr-vv-stats-text-container-69887185b2089"><svg xmlns&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;w3&period;org&sol;2000&sol;svg" width&equals;"20" height&equals;"20" &NewLine; class&equals;"yasr-dashicons-visitor-stats" &NewLine; data-postid&equals;"30698" &NewLine; id&equals;"yasr-stats-dashicon-69887185b2089"> &NewLine; <path d&equals;"M18 18v-16h-4v16h4zM12 18v-11h-4v11h4zM6 18v-8h-4v8h4z"><&sol;path> &NewLine; <&sol;svg><span id&equals;"yasr-vv-text-container-69887185b2089" class&equals;"yasr-vv-text-container">&lbrack;Average&colon; <span id&equals;"yasr-vv-average-container-69887185b2089">0<&sol;span>&rsqb;<&sol;span><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-loader-69887185b2089' class&equals;'yasr-vv-container-loader'><&sol;div><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-bottom-container-69887185b2089' class&equals;'yasr-vv-bottom-container'><&sol;div><&sol;div><&excl;--End Yasr Visitor Votes Shortcode--><&sol;div>

Related Post
Qaher Naji

درست تخصص هندسة كهربائية والكترونية، حاصل على درجة الماجستير في قسم التحكم الآلي، مهتم بالتكنولوجيا والهندسة.

Share
Published by
Qaher Naji

Recent Posts

عودة الماوا: هل يعيد “سيد الخواتم” طائر نيوزيلندا العملاق إلى الحياة؟

في خطوة علمية جريئة أثارت جدلاً واسعًا في الأوساط العلمية والبيئية، تتجه الأنظار نحو مشروع…

يومين ago

سر التباين العظيم: 1.2% من الاختلافات الجينية فقط تفصلنا عن الشمبانزي.. فكيف صنعنا الحضارة؟

هل تساءلت يومًا كيف نختلف نحن البشر عن أقرب أقربائنا من الرئيسيات، الشمبانزي، على الرغم…

3 أيام ago

الخطر الصامت يتسلل إلى أعماق الحياة: الميكروبلاستيك يهدد الخصوبة البشرية!

في ظل تسارع وتيرة التلوث البيئي، تبرز أزمة البلاستيك (Plastics) كواحدة من أخطر التحديات التي…

3 أيام ago

عندما يتوحش الذكاء الاصطناعي: فضيحة “العضو الذكري العملاق” تفضح أزمة النشر العلمي العالمي

عاصفة في سماء المعرفة.. هل تتهاوى أسس البحث العلمي؟في عالمنا الحديث، تتسارع وتيرة إنتاج المعرفة…

3 أيام ago

ثورة الإنجاب: حلم الإنجاب يتحقق من خلايا الجسد!

تطورات علمية مذهلة تقرب البشرية من إنتاج خلايا جنسية كاملة من خلايا جسدية عادية، فهل…

4 أيام ago

عندما يتوهج العلم على منصات الأزياء: فستان يضيء بالحياة!

في عالم تتسارع فيه وتيرة الابتكار وتتداخل فيه مجالات المعرفة، شهد أسبوع باريس للهوت كوتور…

5 أيام ago