الرئيسية - المساحة الإخبارية - استعمال أقراص Blu-Ray من أجل صناعة خلايا شمسية أكثر كفاءة

استعمال أقراص Blu-Ray من أجل صناعة خلايا شمسية أكثر كفاءة

من سوء حظ أقراص Blu-ray أنها جاءت في نهاية عصر وسائط التّخزين البصرية. في الحقيقة، فإن أقراص Blu-ray كانت بالفعل أفضل من الـ DVDs، ولكن في أفضل الأحوال نستطيع أن نُسميها “تحسين على الموجود”، وذلك لأنها لم تُحدث ثورة كتلك التي أحدثتها أقراص الـ DVD على أشرطة الفيديو التقليدية المعروفة بـ VHS. وبوجود الحَوسبة السحابية Cloud Computing والسُرعات العالية للإنترنت والتي أصبحت المعايير الجديدة لطرق تخزين وتوزيع الوسائط، فإن مستقبل أقراص Blu-ray يبدو قاتماً، ومليئاً بشظايا بلاستيكية لامعة في حاويات إعادة التدوير.

هل سيكون بالفعل مستقبل هذا النمط من وحدات التخزين سيئاً لهذه الدرجة؟ وهل بالفعل لم يعد لها أي استخدامٍ مُفيد؟

في الواقع يوجد، ولكن ليس بمجال وسائط التخزين، بل بمجالٍ آخر مختلف كلياً، فقد توصل فريق من الباحثين في جامعة نورثويسترن إلى طريقة تُعطي أقراص Blu-ray فرصة ثانية لكي تكون مفيدة، فهي تُشكل قوالب ممتازة لطباعة هياكل نانونية لخلايا شمسية شبه عشوائية، وبالتالي حتى الأقراص ذات الأفلام الرديئة لا تزال تمتلك الفرصة.

إن كفاءة الخلية الشمسية تعتمد على كمية الفوتونات التي تستطيع إمتصاصها. وبالتالي فإن الهياكل النانوية شبه العشوائية ضمن نطاقٍ أصغر من الطول الموجي للضوء المُستعمل Subwavelengthe يُمكن طباعتها على الخلايا الشمسية لزيادة عدد الفوتونات التي يتم حجزها. ولكن تُعتبر صناعة القوالب اللازمة للتّصنيع أمراً مُكلف جدا. تمت العديد من التجارب على وسائط بصرية فارغة لمعرفة إذا كان من الممكن أن تُشكّل قوالب رخيصة وفعالة لطباعة الهياكل النانوية، ولكن الأنماط المُتكررة على الأقراص الفارغة لم تكن فعالة جداً لحجز الفوتونات.

من ناحيةٍ أخرى، فإن البيانات الثنائية الموجودة على قُرص Blu-ray ممتلئ، تمتلك هيكيلةً نانوية مُختلفة. فهي تتألف من مُتسلسلاتٍ ثُنائية مضغوطة طُبقت وفق آليةٍ للتحكم بالأخطاء، بحيث يتراوح طول المُتسلسلات المكونة من صفر وواحد ( والتي تترجم بشكلٍ مادي إلى حُفر أو أجزاء بارزة على سطح القرص) بين الـ 2 إلى 7 أرقام. وبما أن طول الرقم الواحد يبلغ 75 نانو-متر، فإن القرص الممتلئ يُصبح منقوشاً بحُفَر وأجزاء بارزة تتراوح أطوالها بين 150 نانو-متر و 525 نانو-متر. ويُصادف أن هذه الأبعاد تُعتبر شبه مثالية لحجز الفوتونات في مجالٍ من الطيف يتراوح بين الضوء المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء.

قام الباحثون في نورثويسترن بقشر سطح القرص لكشف الأنماط المَحفورة عليه، و بعدها أخذوا طبعةً لقالب سالب من النمط. وتم ضغط هذا القالب على طبقة غير مُصنعة من البوليمر النّشط وذلك لنقل الأنماط، وبعدها تُستعمل رواسب كهربائية قابلة للتّبخر لإكمال اللوحة الشمسية.

في النهاية تمكنت الألواح المُصنعة من الأقراص ذات الأنماط من إمتصاص الضوء بنسبة 24.8% أكثر من الأقراص الفارغة. وهذا الأمر رفع من كفاءة تحويل الطاقة إلى حوالي 12%. يؤكد الباحثون على أن محتوى الأقراص لايهم، المهم أن هذه الأنماط شبه العشوائية تم تشكيلها بإستعمال آلية التّحكم بالأخطاء.

وفي حين تبدو فكرة إعادة تدوير أقراص Blu-ray لصنع ألواح شمسية أكثر كفاءة جذابة، إلا أن المقاربة الأكثر واقعية قد تكون بإستعمال وسائل تصنيع الوسائط البصرية الموجودة فعلياً لصنع القوالب المُناسبة للألواح الشمسية الأكثر فاعلية.

ترجمة وإعداد: Asma M. Massad

المصدر: موقع IEEE Spectrum

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

“4” طرق جديدة لتبريد الشرائح والرقاقات الحاسوبية

يبدو أن الأمور قد أصبحت أكثر “سخونة” في مجال المعالجات والرقاقات الحاسوبية. في حين يركز ...