الشطيرة البلورية.. تقنية مبتكرة بقوة امتصاص ضوئي تصل إلى ألف ضعف

أُعلن في ألمانيا عن ابتكار نوع جديد من الألواح الشمسية فائقة الأداء، تتميز بصغر حجمها، حيث أكد باحثون من جامعة مارتن لوثر، أنّها توفر قوة امتصاص ضوئي تصل إلى ألف ضعف مقارنة بالألواح التقليدية.

يُبنى هذا الإنجاز على تقنية "الشطيرة البلورية" (Crystal Sandwich)، وهي طبقات دقيقة جدًا لا تتعدى 200 نانومتر، تتألف من مواد بلورية تتضمن ثلاثة مركبات من التيتانات، هي: تيتانات الباريوم، سترونشيوم وتيتانات الكالسيوم.

تعتمد هذه الألواح على مبدأ الفيروألكتريك، الذي لا يتطلب الوصلة التقليدية في السيليكون، حيث تساعد الطبقات البلورية المتبادلة، على فصل الشحنات الكهربائية عند التعرض للضوء، ممّا يزيد تفريغ التيار الكهربائي بمقدار يصل إلى 1000 مرة مقارنة باستخدام تيتانات الباريوم وحدها.

واستخدم الباحثون تقنية ترسيب بالبخار باستخدام ليزر طاقة عالية، فأنشأوا نحو 500 طبقة بسُمك إجمالي يصل إلى 200 نانومتر فقط.

هذا الإطار العلمي يشير إلى أنّ الألواح الجديدة ليست فقط أكثر كفاءة وأقل سمكًا، بل تتمتع أيضاً بقوة تحمل أكبر وتكاليف تصنيع مخفضة، كما أّن تصميمها المرن والقابل للتعديل؛ يجعلها مناسبة تمامًا للمساحات الحضرية المحدودة؛ مثل: الأسطح الصغيرة والأجهزة الإلكترونية المحمولة.

ويعّتبر فريق البحث أنّ هذه التقنية قادرة على منافسة الزخم البحثي الصيني والياباني، وربما تجاوزهما في سباق الطاقة النظيفة.

هذا الابتكار المنشور في مجلة Science Advances يُعوّل عليه كخطوة نوعية في قطاع الطاقة المتجددة، خاصة أنّ الطلب العالمي على حلول شمسية أكثر كفاءة وأقل تكلفة، يزداد بوتيرة متلاحقة. وفي ظل الضغط الدولي لمكافحة التغير المناخي والاعتماد الأكبر على الطاقة الشمسية، قد يصبح هذا الجيل الجديد من الألواح علامة فارقة في عالم الطاقة، مستشرفًا المستقبل، حيث تولّد وحدة سطح بحجم اليد، طاقة تقارب ما تنتجه الألواح التقليدية بمئات المرات.