في مساء الأحد المنصرم الموافق الرابع من أبريل لشهرنا الحالي، بثت قناة الجزيرة الوثائقية برنامجاً علمياً مذهلاً عن بداية الاستخدام الناجح “لتكنولوجيا النانو” لإنتاج الخلايا الشمسية للطاقة الكهربائية، وبعبارة أوضح لإنتاج ألواح شمسية زهيدة الثمن جداً من خلال النانو تكنلوجي، وهي غير الألواح الزجاجية المعروفة التي تصنع عادة لإنتاج الطاقة الشمسية، فالألواح التي عرضت من خلال البرنامج المشار إليه، ووفقاً لتكنولوجيا النانو مصنعة من مادة ورقائق «السيليكون»وهي رقائق خفيفة الوزن ومرنة التعاطي.. وبينما أنا أتابع هذا البرنامج الممتع والمفيد لبني الإنسان وما يعانيه من ويلات الظلام وملحقاته من حرارة الأجواء أيام صيفه الحارق، لا سيما لمن يسكنون ويعيشون في المناطق الحارة كالحديدة ومدينة عدن.. وغيرها من المناطق المشابهة.. بهذه الأثناء استحضرت ذاكرتي المصابة بالوهن لكنها عندما تستفز بمثل هذه الموضوعات المفصلية والمتصلة بالمتغيرات الكبيرة في حياة البشرية فإنها سرعان ما تنتفض وتستعيد حيويتها ونشاطها، فاستحضرت ما كنت قد سبق وقرأته واطلعت عليه من بحث لصلب هذا الموضوع قبل عامين في مجلة العربي الكويتية للدكتور: محمد شريف الاسكندراني من مصر.. حيث تناول في بحثه القيم كلاماً مستفيضاً لمراحل الإنسان التاريخية وتطوراته في مجال اختراعاته للكهرباء واستخدامه للموجات الكهرومغناطيسية القادمة من الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربية، حيث قال بهذا الصدد: يعود تاريخ استغلال الإنسان لهذه الطاقة- ويعني بذلك الطاقة الشمسية- إلى القرن السابع قبل الميلاد حين استخدم الإغريق العدسات الزجاجية المحدبة في تركيز تلك الأشعة وتجميعها بهدف إحراق أي شيء. ففي القرن الثاني قبل الميلاد، وظف العالم الإغريقي الشهير “أرشميدس” ظاهرة انعكاسات الأشعة الشمسية من على أسطح الدروع البرونزية لجنود الجيوش المحاصرة لمدينة “سيراكوز” لتوجيهها صوب سفينة خشبية رومانية كانت تحاصر المدينة، فاشتعلت بها النيران وغرق ما عليها من جند، وفي عام 1767م اخترع أحد العلماء السويسريين ما يعرف باسم الطاهي الشمسي، وهوعبارة عن صندوق بسيط يعلو سطحه لوح زجاجي يوضع أسفله إناء به طعام المراد طهيه.. وقبل مائة عام توصل أحد الباحثين بفرنسا إلى استغلال البخار المتولد عن تسخين الماء بواسطة تجميع أشعة الشمس، وذلك بتشغيل المحركات البخارية، الأمر الذي اوصى لمن تلاهم من المخترعين والعلماء إلى ابتكار وإنتاج الخلايا الشمسية في عام 1936م بالولايات المتحدةالأمريكية ينتقل بعد ذلك الباحث لاستعراض طرق وأساليب الطرق المتبعة أو المستخدمة بالمحطات الخاصة بتوليد الطاقة الكهربائية التي من شأنها إنتاج الحرارة اللازمة عند تسخين المياه وتحويلها إلى بخار يستغل في إدارة التوربينات المنتجة للكهرباء، وهي الطريقة التقليدية الأوسع انتشاراً بالعالم، وكيف إن سرعة النمو العالمي للناتج المحلي الذي وصل خلال الفترة ما بين عامي 1990 2009م إلى نحو “156 %” إلى زيادة الطلب على المصادر التقليدية للطاقة لأكثر من 40 % مما ترتب عليه زيادة مخيفة في نسبة الانبعاثات الغازية لثاني أكسيد الكربون التي وصلت في العام الماضي إلى حوالي 26 % مما كانت عليه سابقاً قبل عام 1990م، ثم يواصل الدكتور الاسكندراني قوله أو بعبارة أدق بحثه فيشير إلى أن الاستثمار العالمي في مجال الطاقة النظيفة والمتجددة، بالرغم من التدهور الاقتصادي الذي أعقب الأزمة المالية العالمية في خريف عام 2008م فإن الاستثمار العالمي قد قفز من حوالي 18مليار دولار في عام 2004م إلى نحو 122مليار دولار مع نهاية عام 2009م، وقد بلغت سعة الطاقة المتولدة عما تم إدخاله من أجهزة ومولدات الطاقة الجديدة والمتجددة في سنة 2009م وحدها إلى 260جيجاوات. تطبيقات الخلايا الفوتوفولطية يواصل الباحث استعراضه لمراحل تصنيع الخلايا المشار إليها آنفاً والتي تصنع من مادة (السيليكون) فيشير إلى مزايا الجيل الأول والثاني وتصنيف أداء ودور كليهما، وكذا المستجدات التي تطرأ عليهما من خلال الممارسة والتطبيق اليومي، وجوانب أي قصور قد يكتشف أثناء التطبيق. إلى أن يصل إلى الجيل الثالث وهو جيل تكنولوجيا النانو حيث يقول: كثيراً ما نسمع عن وحدات الجيل الثالث من الخلايا الفوتوفولطية التي تستند في إنتاجها إلى تكنولوجيا النانو.. وعلى الرغم من أن هذا الجيل المتقدم من تلك الخلايا ما يزال في مرحلة البحث والتطوير على المستوى التجريبي والمعملي فإن جميع النتائج البحثية المنشورة خلال السنوات العشر، وحتى اليوم تؤكد على حقيقة واحدة وهي أن المواد النانونية التي تم التوصل إلى تخليقها معملياً تجتمع فيها خواص تركيبية وفيزيائية متميزة مما يؤهلها لأن توظف في إنتاج خلايا ( فوتوفولطية) ذات كفاءة عالية وغير مسبوقة، هذا بالإضافة إلى أن تلك الخلايا الناشئة من الجيل الثالث سوف تكون قادرة أيضاً على تحقيق مستويات تكلفة مماثلة أو أفضل من التكلفة الانتاجية الخاصة بخلايا الجيل الثاني والمعتمدة في إنتاجها على تكنولوجيا الأغشية الرقيقة وقد شهد العقد الأول من هذا القرن طفرات تقنية واعدة أدت إلى زيادة الثقة في قدرة الطاقة الشمسية النظيفة في المشاركة بالنصيب الأكبر في تلبية احتياجات العالم من الطاقة خلال العقدين المقبلين.. وهناك العديد من المواد (النانونية) التي تمت تجربة توظيفها في صناعة وحدات الجيل الثالث من الخلايا (الفوتوفلطية) وتعد الخلايا الشمية الصبغية Sensitized solar cells أحد أهم أنواع الجيل الثالث من الخلايا الفوتوفلطية نظراً لانفرادها بمزايا تقنية واقتصادية متعددة ترشحها لأن تكون البديل الموثوق به لخلايا الجيل الأول المصنوع من رقائق السيليكون باهظة التكلفة. وتختلف الخلايا الشمسية الصبغية في طريقة عملها عن الجيل الثاني من خلايا الأغشية الرقيقة في إنه يتم غمس حبيبات نانونية شفافة (غير معتمة) عالية المسامية من ثاني أكسيد التيتانيون Tio2بمركب مادة عضوية غالباً ما تكون كمركب عضوي من مركبات عنصر (الروثينوم) فتترسب بذلك جزئيات الطلاء العضوي على الأسطح الخارجية لحبيبات Tio2التي تغمر داخل محلول ( إلكتروليتي) ويوضع بالخلية ويترك السطح العلوي من الخلية المواجهة لأشعة الشمس من لوح زجاجي شفاف يطلى وجهه السفلي بطبقة شفافة موصلة للكهرباء وتعتمد الخلايا الشمسية الصبغية في عملها على أسلوب يشبه عملية التمثيل الضوئي في الطحالب والنباتات، حيث تصطدم فوتونات الأشعة الشمسية النافذة عبر اللوح الزجاجي بجزئيات مادة الصبغة العضوية المترسبة على حبيبات Tio2وتمتصها مما يعمل على إثارة إلكترونات المدارات الخارجية لجزئيات، مادة المركب العضوية واكتسابها الطاقة اللازمة للانفصال عن أنويتها فتتحرر لتخترق حبيبات ثاني أكسيد التيتانيوم النانونية ثم تنقل إلى الطبقة العلوية الموصلة للكهرباء. وكما ذكرنا فإن جزئيات مادة الصبغة العضوية الفاقدة لإلكترونها تقوم بسرعة بتعويض هذه الإلكترونات المفقودة من مركب اليود المحلول الإلكتروني الموجود بداخل الخلية مما يؤدي إلى أكسدة هذا المركب وتحوله إلى يودثلاثي التكافؤ، لتكتمل بذلك دائرة التوصيل الكهربية للخلية من خلال تلك العملية الكهروكيميائية ثم يختتم الباحث المصري حديثه عن المستقبل المشرق للطاقة المتجددة التي أفرزتها تكنولوجيا النانو هذه التكنولوجيا التي يرى العديد من مراقبي العلم والاقتصاد في العالم من أنها بمثابة ثورة صناعية بعد تلك الثورة الصناعية الأولى التي شهدتها أوروبا في القرن الثامن عشر، وبذلك فإن سكان الوطن العربي سيكونون أكثر حظاً من غيرهم على اعتبار أن بلدانهم عرضة لأشعة الشمس أكثر من غيرهم من بلدان العالم ، وخاصة إذا عرفنا من ان الجيل الثالث من صناعة الطاقة المتجددة التي أخذ بها علماء التقنية وبأسباب هذه الثورة الجديدة النانوتكنولوجيا وما أدخلوه عليها من تطورات الألواح والرقائق المستقبلة لأشعة الشمس المصنوعة من سبيكة سليندر نحاس الأنديوم جاليوم المعروفة باسم CIGSوالتي تنفرد بقدرة فائقة على امتصاص أكثر من 90 % من الطيف الشمسي علاوة على تمتعها بكفاءة عالية في التحويل.. فالطاقة اليوم باتت هي المقياس الوحيد لمدى التقدم والازدهار تجاه أي بلد كان، ويمكن لأي منا نحن سكان هذا الوطن المتدهور ملاحظة ذلك علاوة إلى ما وصلنا إليه من تدهور أخلاقي تدنى إلى أسفل السافلين حيث بتنا رهن أولئك النفر الذين انتفت عنهم صفات الآدمية واستحالوا إلى وحوش ضارية تستهوي كل ظلمة وظلام.. هذا إلى جانب ما نعانيه من قصور وفقر في معظم خططنا الاقتصادية والتنموية والسكانية، وإلاّ أو لم يكن الأجدر بنا توزيع المحطات الكهربائية على المدن والأقاليم دون الربط المركزي الفاشل.. اكتفي بهذا . رابط المقال على الفيس بوك
