Solar Panels

في إنجاز رائد، طوّر علماء روس مادة مبتكرة للألواح الشمسية قادرة على تحمل الظروف القاسية في الفضاء، ويعالج هذا التطور تحديًا بالغ الأهمية في مجال الطاقة الشمسية، وخاصة للتطبيقات في الفضاء الخارجي، حيث تقلل الإشعاعات الشديدة بشكل كبير من عمر المواد التقليدية.

واكتسبت البطاريات الشمسية القائمة على البيروفسكايت اهتمامًا عالميًا بسبب كفاءتها المذهلة، التي تتجاوز 26 في المائة، ومع ذلك، كان استخدامها على نطاق واسع محدودًا بسبب عيب كبير: التعرض للأشعة الكونية وأشعة الشمس، والتي تتدهور المادة تدريجيًا، ووفقًا لإيفان زيدكوف، رئيس قسم الفيزياء الكهربائية في جامعة الأورال الفيدرالية، فإن هذا القيد جعل من الصعب على البيروفسكايت تلبية المتطلبات الصارمة لبيئات الفضاء.

وتقدم المادة المبتكرة، التي طورها باحثون روس، استبدالًا جزئيًا في تركيبة البيروفسكايت لتعزيز مرونتها، ويوضح بافيل تروشين، مدير مختبرات المواد العضوية والهجينة في المركز الفيدرالي للبحوث للفيزياء الكيميائية، أنه من خلال استبدال 1 إلى 10 في المائة من كاتيونات الرصاص (Pb²⁺) في الهاليدات المعقدة بكاتيونات من المعادن القلوية الأرضية مثل الكالسيوم والسترونشيوم والباريوم، تحسنت قدرة المادة على الثبات الضوئي ومقاومة الإشعاع بشكل كبير، ويتجنب هذا الاستبدال الجزئي مخاطر الاستبدال الكامل، مما يجعل المادة غير مناسبة للاستخدام في الأجهزة الكهروضوئية.

وخضعت المادة الجديدة لاختبارات صارمة، بما في ذلك التعرض لأشعة جاما وإشعاع الإلكترونات الضوئية بالأشعة السينية، ووفقًا لزيدكوف، أظهرت العينة الأفضل أداءً متانة ملحوظة، حيث تحملت جرعات إشعاع جاما تبلغ 5.5 مليون جراي وتيارات إلكترونية تبلغ 30 كوادريليون لكل سنتيمتر مربع، وهذه المستويات من التعرض للإشعاع تعادل ما تتعرض له المركبات الفضائية على مدار 15 عامًا في المدار.

ويحمل هذا التقدم وعدًا كبيرًا لمهام الفضاء المستقبلية، حيث تعد الألواح الشمسية ضرورية لتشغيل الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية وغيرها من التقنيات المدارية، وإن القدرة على تحمل التعرض لفترات طويلة للأشعة الكونية وغيرها من العوامل البيئية القاسية يمكن أن تطيل إلى حد كبير العمر التشغيلي لأنظمة الطاقة الشمسية في الفضاء.

ومن خلال معالجة ضعف البيروفسكايت، اتخذ العلماء الروس خطوة كبيرة نحو إنشاء ألواح شمسية أكثر متانة وكفاءة للتطبيقات الأرضية وخارج الأرض، ولا يعزز هذا الابتكار جدوى استكشاف الفضاء على المدى الطويل فحسب، بل يساهم أيضًا في السعي الأوسع نحو حلول الطاقة المستدامة.