باحث مصري خربج جامعة الزقازيق يذهل العالم بمعالجة تلف الخلايا الشمسية

قام باحث مصري خريج كلية العلوم جامعة الزقازيق بمعالجة تلف الخلايا الشمسية المصنوعة من مادة البروفسكايت، وتحولها بعد مدة زمنية قصيرة إلى شيء عديم الفائدة، وغير منتج أو موصل لطاقة الكهرباء.

احتفت بهذا الكشف المذهل دورية نتشر العلمية الشهيرة، وبدأت شركتان متخصصتان في إنتاج الخلايا الشمسية في التطبيق العملي له. حيث اعتمد الباحث المصري ياسر حسن، وفريقه في جامعة أكسفورد البريطانية، على دارسة ديناميكية عمل جسد الإنسان، واستطاع من خلال مادة يفرزها الكبد البشري من التوصل إلى منع تكسير خلايا الجيل الرابع الشمسية المعتمدة على البروفسكايت، وهو ما يمثل طفرة هائلة ينتظرها العالم بالاعتماد على الجيل الرابع من الخلايا الشمسية ذات الإمكانيات الكبيرة.

وأوضح حسن أن البحث العلمي مشغول منذ بدء الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة بكيفية تطوير وزيادة كفاءة الخلايا الشمسية التي تنتج الكهرباء من الضوء، وهذا أمر عكفت عليه الأبحاث والدراسات والتطبيقات العلمية عشرات السنين وقطعت فيه شوطا كبيرا. وعن الأجيال المختلفة من الخلايا الشمسية، فهي وصلت إلى الآن 4 أجيال، هي الجيل الأول (السيلكون)، والجيل الثاني (الخلايا الصبغية المستحثة والجيل الثالث (الخلايا الشمسية العضوية المعتمدة على مركبات عضوية)، والجيل الرابع (البروفيسكايت).

ويقول الباحث المصري ياسر حسن إن البيروفسكايت أصحبت حديث الساعة نظرا لما أثبتته الأبحاث المتوالية من إمكانية استغلال قوتها، ليس فقط لانبعاث الضوء، ولكن أيضًا لتأثير أوسع محتمل للتطبيقات الكهروضوئية الأخرى، مثل الخلايا الكهروضوئية، وأيضا تمتلك كفاءة تفوق السيلكون في ظل رخص تكلفة إنتاجها.

ولكن "الحلو ما مابيكملش" وفقا لحسن، فمادة البروفيسكايت كانت تعاني من تكسير وعدم ثبات تحت عوامل الضوء والحرارة والعوامل الجوية، مما منع تصنيعها للمستهلك، وعلى مدار العقد الماضي من الزمن ظل الباحثون منشغلين بكيفية حل مشكلة تكسير مادة البروفيسكايت، من دون جدوى "حتى تمكنت مع فريقي من ذلك".

ويضيف حسن "عكفنا على فهم لطبيعة الكائنات الحية وكيفية تعاملها مع العناصر المكونة لمادة البروفيسكايت وهي تتكون من هيدروجين، نيتروجين، رصاص، هالوجينات اليود وغيره، وتوصلنا إلى أن مادة الجلوتاثيون التي يفرزها كبد الإنسان لمعالجة الأكسدة بعنصر الرصاص في الجسم هي مفتاح الحل لتبيت التركيب الكيميائي للمادة في خلايا البروفيسكايت"، وفقا لسكاي نيوز عربية.

ويواصل: "بحثا عن أدلة ميكانيكا الكيمياء التي تكشف مسارات التدهور وآلية عدم الاستقرار، وتمكنا من التغلب عليها، ونظرنا أولاً في تكوين عنصر البروفيسكايت، ووجدنا أن وجود أي ذرات رصاص غير مرتبطة بذرات أخرى على سطح البروفيسكايت يمكن أن تتسبب في تدهور يعرف باسم فصل الهالوجينات".

ويستطرد: "اعتمدنا على نفس الآلية التي يقوم بها كبد الإنسان بتنظيف الجسم من سموم الرصاص، لإزالة ذرات الرصاص غير المرغوب فيها بخلايا البروفيسكايت وتحقيق ثباتها الكيميائي تحت الضوء والحرارة والعوامل الجوية. يؤكد العالم المصري: "أدت خطوة العلاج هذه إلى تلألؤ كهربائي أحمر اللون كان صعب الحصول عليه قبل ذلك مع ثبات كيميائي".

ويشير إلى أنه وفريقه توصلوا كذلك إلى أن الرصاص هو المسؤول عن تكسير خلايا البروفيسكايت، وليس اليود كما كانت تعتقد الأبحاث السابقة لبحثهم. حصل ياسر حسن على بكالوريوس العلوم في تخصص الكيمياء من جامعة الزقازيق عام 2002، وحصل على الماجستير في الكيمياء الضوئية عام 2007 في تعاون بين جامعة الزقازيق مع جامعة عين شمس عن تحلية المياه بالطاقة الشمسية.

وفي عام 2010 حصل على منحة كاملة مموله من جامعة تورونتو للحصول على درجة الدكتوراه وبدأ دراسة ماجستير أخرى ثم دكتوراه في قسم الهندسة الكيميائية والكيمياء التطبيقية، ثم حصل على الدكتوراه في عام 2016 في تخصص النانوتكنولوجي، وانتقل بعدها ليعمل باحثا ما بعد الدكتوراه في جامعة أكسفورد بريطانيا في تخصص الخلايا الشمسية والضوئية.