نجح فريق من المعهد المتعدد التخصصات لمستقبل الطاقة في كوريا الجنوبية في اختبار أول لوحة شمسية عالمية تعمل تحت الماء، ويعد هذا الاكتشاف خطوة كبيرة نحو استخدام أجهزة مستقلة في البحار والمسطحات المائية المختلفة، سواء لأغراض البحث العلمي أو التطبيقات الصناعية.

تصميم متطور باستخدام تكنولوجيا النانو

تعتمد هذه اللوحة على سيليكون متعدد البلورات، تم تحسينه بإضافة طبقة رقيقة من أكسيد الغاليوم بسماكة 2.3 نانومتر، تقوم هذه الطبقة بعدة وظائف مهمة:

حماية اللوحة من التلف

تقليل انعكاس الضوء

جمع الشحنات الكهربائية بكفاءة أعلى

كما تم استخدام شريط فضي لنقل الإلكترونات، وطبقة من نترات السيليكون لزيادة امتصاص ضوء الشمس. وتم حماية كامل الهيكل مقاس 12×12 مم بواسطة غلاف مقاوم للرطوبة مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولزيادة الطاقة تم توصيل 10 عناصر محمية متسلسلة.

نتائج الاختبارات وكفاءة اللوحة

تم اختبار اللوحة في أربع بيئات:

1. في الهواء مع طبقة الحماية

2. في الهواء بدون حماية

3. في الماء مع طبقة الحماية

4. في الماء بدون حماية

وأظهرت النتائج:

كفاءة 21.56% في الماء مع طبقة حماية أكسيد الغاليوم

كفاءة 19.36% في الماء بدون حماية

كفاءة 17.87% في الهواء

وتعود هذه الزيادة في الكفاءة إلى خصائص أكسيد الغاليوم الفريدة، الذي يسمح بمرور الضوء، ومقاوم للماء والمواد الأخرى، ويساعد على تحسين مرور التيار الكهربائي.

مزايا اللوحة الشمسية تحت الماء

أوضحت التجربة أن الماء يوفر ظروفا أفضل من الهواء، حيث:

درجات الحرارة المنخفضة تمنع ارتفاع الحرارة

التنظيف الطبيعي للماء يقلل من تراكم الأوساخ على اللوحة

وتعد هذه التقنية مثالية للاستخدام في:

مراقبة المحيطات وقياس درجة الحرارة والملوحة

تشغيل الأجهزة الذاتية في أعماق البحار

تزويد الكابلات البحرية وأنظمة الدفاع بالطاقة

العمل في ظروف صعبة ومقاومة للتآكل مع عمر طويل