إختراع جديد للدكتور مروان ذمرين في الطاقة الشمسية

عمر الحياني 

تمكن الباحث اليمني الدكتور مروان ذمرين من تسجيل براءة اختراع جديدة في مجال بلورات الطاقة الشمسية وبما يسمح بزيادة فعالية الانتاج للخلية الشمسية المصنوعة من مادة السليكون من 25%- 30% لأول مرة في تاريخ انتاج الالواح الشمسية في العالم .

ويعد هذا الانجاز ضمن العديد من الانجازات السابقة التي تمكن الدكتور من تسجيل براءة اختراع في نفس المجال ، وقد احتفت الصحف اليابانية بهذا المنجز الهام عبر سلسلة من التغطيات الاخبارية واللقاءات مع الدكتور مروان الذي يعمل أستاذ الطاقة الشمسية بجامعة طوكيو للزراعة والتكنولوجيا - اليابان .

وكان الدكتور ذمرين قد اوضح على صفحته في الفيس ان الخلايا الشمسية تنقسم  الى عدة انواع، أهمها المصنوعة من بلورات السليكون وتشكل حوالي ٩٠ ٪ من الانتاج العالمي .

وتتميز هذه الخلايا بكلفتها الاقتصادية اذ لا تتجاوز تكلفة الخلية ٢ دولار لخلية نصف قطرها ٦ هنشات ولكن كفاءة تحويله للطاقة من الضوء نظريا محدودة بحوالي ٢٩٪ وعمليا لم نصل الا الى ٢٥٪ في نهاية التسعينات واستغرقنا اكثر من عقد اخر لنصل الى ٢٦٪ في احسن المختبرات العلمية بينما الكفاءه في افضل المصانع الحديثة لا تتعدي ٢٣٪ .

لدينا نوع افضل من الخلايا الشمسية يتكون من مجموعتي الجدول الدوري الثالثة والخامسة وتسمى أشباة الموصلات المركبة من الجاليوم ارسنايد والانديوم فوسفور والتي تتميز بقدرة اكبر من خلايا السليكون على امتصاص كل الطيف الضوئي وبالتالي تصل كفاءة تحويلها الطاقي من الضوء نظريا الى حوالي ٥٠٪ وعمليا وصلنا الى ٣٦٪. هذه الخلايا تستخدم غالبا في الأقمار الصناعية وتبلغ كلفتها الاقتصادية اكثر من ٥٠٠ دولار للخلية اذا ما تم تصنيعها على رقائق الجرمانيوم او الجاليوم ارسنايد ذات مساحه مساوية لخلايا السليكون ذات الستة انشات باستخدام تقنية ام او سي ڤي دي حيث تتم عملية تبخير للمعادن من مركبات عضوية غازية عند درجة حراره معينه. تستقر هذه الأبخرة على سطح الرقيقة وفق تناسق منظم بناء على البعد البلوري لكل مادة.

في العقود الماضية بذلت جهود حثيثة لاستخدام هذه الطريقة ولكن على رقائق السليكون ونظرًا لاختلاف البعد البلوري بين السليكون والجرمانيوم او الجاليوم ارسنايد فان البلورات الناتجة تتميز غالبا بردائتها واحتواءها على العديد من العيوب.

الطريقة التي طورتها تتميز ببساطتها وقدرتها على انتاج بلورات الجرمانيوم-سليكون على سطح السليكون وبأقل عيوب بلورية وبسمك يتعدى الستة ميكرومترات مقارنة باقل من ميكرون واحد للطرق الاخرى.

هذه الطريقة ستفتح أبوابا واسعة لدمج الخلايا الشمسية التي كانت حكرا على استخدامات الفضاء مع خلايا السليكون الرخيصة بحيث تصل كفاءة الخلايا الهجينة الى اكثر من ٣٠٪.

يذكر ان الدكتور مروان ذمرين يعد احد العلماء اليمنيين الذين يعملون في بحوث الطاقة الشمسية ، وقد حصل على  أفضل دراسة علمية في المؤتمر العالمي الثالث لتحويل الطاقة باستخدام الخلايا الشمسية الذي عقد في مدينة اوساكا اليابانية.

 وتتركز أبحاثه على ما يسمى برقائق السليكون من نوع N المتعددة البلورات و هي مادة رئيسية في تصنيع مواد الترانزستورات والدوائر المتكاملة، بما في ذلك إمكانية تحويل الخلايا الشمسية العالية الكفاءة ، باستخدام السليكون كماده وسيطة وثابتة تحت ضوء الشمس.

الدكتور ذمرين يعمل استاذ مساعد في جامعة صنعاء وهو زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه لجمعية اليابان لتعزيز العلوم إختراع جهاز الكتروني من ألواح خلايا شمسية يستخدم المواد شبه الموصلة لتوليد الكهرباء مباشرة من الضوء .