لماذا يمكن للزجاج الفوتوفoltaيكي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء؟ - يكشف زجاج MAC عن الباب الأول في لوحة الطاقة الشمسية

كلما مررت بتلك الألواح الشمسية المتألقة على السطح، لا أستطيع إلا أن أتساءل: كيف يمكننا تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بينما يبدو الأمر وكأنه مجرد قطع زجاج؟ لاحقاً اكتشفت أن المفتاح كان في ذلك الزجاج الفوتوفoltaيكي الذي يبدو عادياً.

هذا ليس الزجاج العادي المستخدم في نوافذ منزلك. يشبه زجاج الطاقة الشمسية أكثر ما يُعرف بـ"جامع أشعة الشمس". فهو يحتاج إلى إنجاز ثلاث مهام مهمة: أولاً، السماح لأشعة الشمس بالمرور دون عوائق، ثانياً، حماية الرقاقة الثمينة لتوليد الطاقة الموجودة داخلها، وأخيراً، تحمل اختبارات البرد والعواصف المطرية. تتراوح نسبة نفاذية الضوء في الزجاج العادي حوالي 91%، بينما يمكن للزجاج الكهروضوئي أن تصل إلى أكثر من 94% - لا تقلل من أهمية هذه النسبة البالغة 3%، فهي تعادل التقاط نصف ساعة إضافية من أشعة الشمس كل يوم!

عندما زرت مصنع الزجاج الفوتوفولطي، أظهر لي المهندس قطعتين من الزجاج: "الجانب الأيسر هو زجاج عادي، والجانب الأيمن هو منتجنا". من النظرة الأولى، بدى كأنه نفس الشيء تماماً. ولكن عندما قام بتشغيل المصباح فوق البنفسجي، حدث شيء سحري - الزجاج العادي يمنع أشعة فوق بنفسجية من المرور، بينما يسمح الزجاج الفوتوفولطي بمرور الأشعة فوق البنفسجية بسلاسة. وصرّح المهندس قائلاً:"إن هذه الأشعة فوق البنفسجية هي أيضاً طاقة، ولا يمكن هدرها".

الأمر الذي أثار دهشتي أكثر كان "المعطف الخفي" الموجود على سطح الزجاج. تحت المجهر، يغطي سطح الزجاج نمط هرمي أصغر من شعرة الإنسان. ويمكن لهذه الأنماز جعل ضوء الشمس "ينحني" ويقلل من فقدان الانعكاس، وكأنه يبني طريقاً سريعاً للضوء. وذكر المعلم فو في المصنع أن هذا يُدعى "تقنية مقاومة الانعكاس"، وإن الإلهام جاء في الواقع من سطح أوراق اللوتس - إذن لقد كتبت الطبيعة أفضل تصميم على أوراق اللوتس.

في العام الماضي، عندما تم تركيب محطة الطاقة الكهروضوئية في مدينتي، لمست خصيصًا تلك الألواح الزجاجية. كانت سطحها دافئًا ومريحًا، لكن موقع خلايا البطارية أسفلها يحافظ على درجة حرارة مناسبة للعمل. وأخبرني المُثبّت أن ذلك يعود إلى خلط الزجاج بمواد خاصة، تتمتع بالشفافية وتبديد الحرارة في آنٍ واحد، تمامًا كما لو كنا نثبت "مكيف هواء ذكي" على الألواح الشمسية.

الآن كلما رأيت أشعة الشمس تُشرق على اللوحة الشمسية، أتخيل أعداداً لا تحصى من الفوتونات تمر عبر هذا الطبقة الزجاجية الخاصة، لتمنح الطاقة للخلايا الشمسية كأنها كائنات صغيرة طيعة. وهذا الزجاج الذي اعتدنا عليه يُكمل بصمت سباقاً استمر مليارات السنين لتحويل طاقة النجوم القديمة إلى كهرباء تُضيء حياتنا.