ثورة في الطاقة الشمسية.. نوافذ ذكية تولد الكهرباء نهاراً وليلاً
نيسان ـ نشر في 2026-01-01 الساعة 13:30
نيسان ـ طور باحثون كوريون نافذة شمسية شفافة مبتكرة قادرة على توليد الكهرباء بشكل مستمر، باستخدام ضوء الشمس نهاراً والإضاءة الداخلية ليلاً، ما يمثل خطوة نوعية نحو تعزيز كفاءة الطاقة في المباني والمركبات الكهربائية.
وقاد فريق البحث البروفيسور جون يونغ-سوك، من قسم هندسة الطاقة المتكاملة في جامعة كوريا، بالتعاون مع جامعة كوريا للطيران والمعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا.
وأشار الباحثون إلى أن هذه التقنية الجديدة يمكن أن توسع بشكل كبير دور النوافذ في المباني الموفرة للطاقة، كما تساعد على تجاوز القيود التي طالما عانت منها الأنظمة الشمسية الشفافة التقليدية.
وتتميز النوافذ الشمسية الجديدة بقدرتها على الحفاظ على شفافية عالية مع تقديم إنتاج مستقر للطاقة بغض النظر عن الوقت أو حالة الطقس، فهي قادرة على توليد الكهرباء على مدار الساعة باستخدام ضوء الشمس خلال النهار والإضاءة الداخلية مثل مصابيح ليد والمصابيح الفلورية ليلاً.
ويختلف هذا النظام عن الخلايا الشمسية التقليدية الشفافة التي غالبا ما تضحي بالكفاءة مقابل الوضوح أو تشوه الضوء الداخل، إذ يحافظ النظام الجديد على الوضوح ودقة الألوان، حيث وصل مؤشر تجسيد الألوان، الذي يقيس مدى دقة إعادة إنتاج الألوان، إلى 93.8٪، ما يحل مشكلة تشوّه الألوان التي كانت تؤثر على النوافذ الشمسية السابقة.
ويعتمد النظام على هيكل يجمع بين عاكس براغ الموزع (هو نوع من العاكس الضوئي المصمّم بحيث يعكس أطوال موجية محددة من الضوء ويترك الأطوال الموجية الأخرى تمرّ. يتم تحقيق ذلك عبر طبقات متناوبة من مواد ذات مؤشر انكسار مختلف، حيث يكون سمك كل طبقة عادة ربع طول موجة الضوء المراد عكسه)، وخلايا شمسية ثنائية الوجه من السيليكون.
ويعمل العاكس على توجيه الأشعة تحت الحمراء غير المرئية نحو الخلايا الشمسية، بينما يسمح لمعظم الضوء المرئي بالمرور، مما يحافظ على شفافية النافذة ومظهرها الطبيعي.
وأكد الفريق أن هذا التصميم يسمح بتحقيق توازن بين كفاءة توليد الطاقة وسهولة الاستخدام، حيث حافظت الوحدة على نفاذية ضوئية مرئية بنسبة 75.6٪، مع توفير سطوع مماثل للنوافذ التقليدية.
ويتيح هذا النهج استخدام الطاقة من الأطوال الموجية التي عادةً ما تُهدر في الأنظمة الشفافة، ما يعزز من فعالية الطاقة المستخرجة.
وأوضح البروفيسور جون يونغ-سوك أن التكنولوجيا الجديدة يمكن تطبيقها في عدة قطاعات صناعية، بما في ذلك المباني ذات الطاقة الصفرية والمركبات الكهربائية، مؤكداً أن هذه النوافذ تمثل خطوة نحو تطوير نوافذ شمسية مدمجة بالمباني تجمع بين الشفافية العالية، وتجسيد الألوان الممتاز، وقدرة قوية على توليد الطاقة.
ودعمت وزارة التجارة والصناعة والموارد الكورية والمعهد الكوري لتقييم وتخطيط تقنيات الطاقة هذا البحث، الذي نُشر في مجلة Joule العلمية، ويعتبر هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو المستقبل المستدام للطاقة الشمسية في التطبيقات اليومية.
وقاد فريق البحث البروفيسور جون يونغ-سوك، من قسم هندسة الطاقة المتكاملة في جامعة كوريا، بالتعاون مع جامعة كوريا للطيران والمعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا.
وأشار الباحثون إلى أن هذه التقنية الجديدة يمكن أن توسع بشكل كبير دور النوافذ في المباني الموفرة للطاقة، كما تساعد على تجاوز القيود التي طالما عانت منها الأنظمة الشمسية الشفافة التقليدية.
وتتميز النوافذ الشمسية الجديدة بقدرتها على الحفاظ على شفافية عالية مع تقديم إنتاج مستقر للطاقة بغض النظر عن الوقت أو حالة الطقس، فهي قادرة على توليد الكهرباء على مدار الساعة باستخدام ضوء الشمس خلال النهار والإضاءة الداخلية مثل مصابيح ليد والمصابيح الفلورية ليلاً.
ويختلف هذا النظام عن الخلايا الشمسية التقليدية الشفافة التي غالبا ما تضحي بالكفاءة مقابل الوضوح أو تشوه الضوء الداخل، إذ يحافظ النظام الجديد على الوضوح ودقة الألوان، حيث وصل مؤشر تجسيد الألوان، الذي يقيس مدى دقة إعادة إنتاج الألوان، إلى 93.8٪، ما يحل مشكلة تشوّه الألوان التي كانت تؤثر على النوافذ الشمسية السابقة.
ويعتمد النظام على هيكل يجمع بين عاكس براغ الموزع (هو نوع من العاكس الضوئي المصمّم بحيث يعكس أطوال موجية محددة من الضوء ويترك الأطوال الموجية الأخرى تمرّ. يتم تحقيق ذلك عبر طبقات متناوبة من مواد ذات مؤشر انكسار مختلف، حيث يكون سمك كل طبقة عادة ربع طول موجة الضوء المراد عكسه)، وخلايا شمسية ثنائية الوجه من السيليكون.
ويعمل العاكس على توجيه الأشعة تحت الحمراء غير المرئية نحو الخلايا الشمسية، بينما يسمح لمعظم الضوء المرئي بالمرور، مما يحافظ على شفافية النافذة ومظهرها الطبيعي.
وأكد الفريق أن هذا التصميم يسمح بتحقيق توازن بين كفاءة توليد الطاقة وسهولة الاستخدام، حيث حافظت الوحدة على نفاذية ضوئية مرئية بنسبة 75.6٪، مع توفير سطوع مماثل للنوافذ التقليدية.
ويتيح هذا النهج استخدام الطاقة من الأطوال الموجية التي عادةً ما تُهدر في الأنظمة الشفافة، ما يعزز من فعالية الطاقة المستخرجة.
وأوضح البروفيسور جون يونغ-سوك أن التكنولوجيا الجديدة يمكن تطبيقها في عدة قطاعات صناعية، بما في ذلك المباني ذات الطاقة الصفرية والمركبات الكهربائية، مؤكداً أن هذه النوافذ تمثل خطوة نحو تطوير نوافذ شمسية مدمجة بالمباني تجمع بين الشفافية العالية، وتجسيد الألوان الممتاز، وقدرة قوية على توليد الطاقة.
ودعمت وزارة التجارة والصناعة والموارد الكورية والمعهد الكوري لتقييم وتخطيط تقنيات الطاقة هذا البحث، الذي نُشر في مجلة Joule العلمية، ويعتبر هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو المستقبل المستدام للطاقة الشمسية في التطبيقات اليومية.
