في مختبرات الجامعة الألمانية بالقاهرة، واجه فريق من الباحثين تحديًا كبيرًا يتمثل في تراكم الغبار على الألواح الشمسية في المناطق الصحراوية، مما أدى إلى انخفاض كفاءتها. وللتغلب على هذه المشكلة، لجأ الفريق إلى فكرة توليد مجال كهربائي ضعيف فوق سطح اللوح لصد ذرات الغبار دون استخدام الماء، وهو ما يعرف بتقنية “التنظيف غير التلامسي” للألواح الشمسية باستخدام “الانتشار الكهربائي”.
الانتشار الكهربائي، كمفهوم مستوحى من فيزياء المواد، يصف كيفية انتقال الشحنات الكهربائية داخل المواد مقارنة بقدرتها على تخزينها. وقد وجد الباحثون أن استخدام مواد ذات انتشار كهربائي منخفض، مثل الخشب، يمكن أن يحسن كفاءة إزالة الغبار من الألواح الشمسية بنسبة تزيد عن 30% في البيئات الجافة.
مفهوم الانتشار الكهربائي
يعتمد مفهوم الانتشار الكهربائي على فكرة مماثلة للانتشار الحراري، حيث تقيس سرعة انتقال الحرارة داخل المادة. وقد أظهرت الدراسات أن الشحنات الكهربائية تتصرف بطريقة مشابهة للحرارة داخل المواد، مما يسمح للباحثين بالتنبؤ بسلوك المجال الكهربائي فوق سطح الألواح الشمسية.
من خلال قياس الانتشار الكهربائي للمواد المختلفة، تمكن الفريق من تحديد المواد التي تعمل بشكل أفضل في تحسين كفاءة إزالة الغبار. وقد وجد أن الخشب، على الرغم من كونه عازلًا كهربائيًا، يمتلك انتشارًا كهربائيًا منخفضًا، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتحسين أداء الألواح الشمسية.
تطبيقات مفهوم الانتشار الكهربائي
لا تقتصر تطبيقات مفهوم الانتشار الكهربائي على تحسين كفاءة الألواح الشمسية فحسب، بل تمتد إلى مجالات أخرى مثل تصميم الدوائر الإلكترونية الدقيقة وأجهزة الاستشعار عالية الدقة. يمكن استخدام مواد ذات انتشار كهربائي منخفض في تحسين أداء هذه الأجهزة وتقليل احتمالات التسرب الكهربائي.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه المواد في حماية الأجهزة الإلكترونية من التفريغ الكهروستاتيكي المفاجئ، مما قد يسبب تلفًا مباشرًا للرقائق الإلكترونية الدقيقة. كما يمكن تطبيق هذا المفهوم في تحسين أداء الألواح الشمسية في البيئات الصحراوية القاسية.
في الختام، يمثل مفهوم الانتشار الكهربائي خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة الألواح الشمسية وتطوير تطبيقات إلكترونية متقدمة. ومع استمرار البحث والتطوير في هذا المجال، من المتوقع أن نشهد تحسينات كبيرة في أداء الأجهزة الإلكترونية والطاقة المتجددة في المستقبل القريب.
