خلايا شمسية من التيتانيوم أكثر كفاءة من السيليكون بـ 1000 ضعف
أعلن باحثون في جامعة طوكيو عن تطوير خلايا شمسية من التيتانيوم، تتوفق بحوالي 1000 ضعف على الخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون.
تعتمد التقنية الجديدة على دمج طبقات من ثاني أكسيد التيتانيوم وعنصر السيلينيوم، ما يتيح تحويلًا أفضل لضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. وأوضح الفريق العلمي أن تحسين الالتصاق بين هذه الطبقات كان عاملًا حاسمًا في زيادة الكفاءة.
تحديات إنتاج التيتانيوم
لطالما شكلت التكلفة العالية لإنتاج التيتانيوم عائقاً أمام استخدامه الصناعي الواسع، وذلك بسبب العملية المعقدة لاستخراجه. غير أن فريق البحث بقيادة البروفيسور تورو إتش. أوكابي، اقترح طريقة جديدة قد تُحدث تحولاً جذرياً في هذه المعادلة، مما يجعل استخدام التيتانيوم أكثر جدوى.
تعتمد التقنية الجديدة على استخدام عنصر نادر هو الإيتريوم، لتقليل نسبة الأوكسجين في التيتانيوم إلى 0.02 في المئة فقط. وتتم هذه العملية عبر تفاعل بين التيتانيوم المصهور والإيتريوم، ما يؤدي إلى تكوين سبيكة عالية النقاء ومنخفضة التكلفة.
ويثير إدخال الإيتريوم في سبائك التيتانيوم تحديات جديدة، لاسيما فيما يتعلق بمتانة المادة ومقاومتها للتآكل. وقد تكون هذه المسائل حاسمة في مجالات مثل الطيران والإلكترونيات الدقيقة.
ويعمل الباحثون حالياً على إيجاد توازن يحافظ على انخفاض التكاليف دون التضحية بالخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة.
استخدامات أوسع
تمتد آثار هذا الابتكار إلى ما هو أبعد من قطاع الطاقة الشمسية، إذ قد يُحدث نقلة نوعية في صناعات الفضاء والإلكترونيات، مع تزايد الحاجة إلى مواد أكثر كفاءة وأقل تكلفة. وفي ظل الاهتمام العالمي المتزايد بالطاقة المستدامة، يشير هذا التقدم إلى فرص واعدة للنمو الاقتصادي والابتكار التكنولوجي.
ويعتقد خبراء أن التعاون الدولي واستمرار الاستثمار لتطوير استخدام التيتانيوم في الخلايا الشمية، سيلعبان دوراً محورياً في تطوير هذه التقنية وتسريع إنتاجها على نطاق واسع. وتمثل جهود اليابان في مجال تكنولوجيا الطاقة الشمسية نقطة انطلاق لاتجاه عالمي جديد في الابتكار الصناعي والاستدامة.
