فك شفرة أشباه الموصلات وتكنولوجيا الطاقة الشمسية من خلال جناح حشرة‏!

توصل فريق بحثي مصري بالمركز القومي للبحوث من أساتذة علم الحشرات والفيزياء الحيوية من اكتشاف عناصر الطاقة في أجنحة حشرة سوسة النخيل‏,‏ وهو ما يمثل انجازا علميا متميزا يفتح الطريق أمام اكتشاف سر تكنولوجيا الخلايا الشمسية‏.

ويكسر احتكارها‏,‏ والذي يقتصر علي عدد محدود من الدول في العالم‏,‏ إذ تتضح أهمية هذه الدراسة في امكانية المحاكاة الحيوية لتلك الأجنحة وتطبيقها في صناعة أشباه الموصلات وأنظمة الطاقة الشمسية‏,‏ حيث ثبت أن أجنحة تلك الحشرة بها تركيب نظام خلايا الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات في صورة النانو والمايكرومتر‏.‏
ترأس الفريق البحثي الدكتور محمد رجائي عبد الفتاح أستاذ الحشرات وكل من الدكتور توحيد هاشم الخبير في مجال المواد الحيوية والمهندس خالد جابر خبير هندسة الاتصالات‏.‏

وأوضحت نتائج الفريق البحثي ـ كما يقول الدكتور محمد رجائي ـ أن الأجنحة الأمامية تحتوي علي عناصر هي‏'‏ كربون‏:75.8,‏ وحديد‏:3.3,‏ ونحاس‏:10.2,‏ ورينيوم‏:7.8,‏ وبوتاسيوم‏:0.38'‏ وهذه العناصر لها القدرة علي الاستفادة من أي ضوء وذلك للحصول علي الطاقة ومن ثم الطيران‏,‏ بينما الأجنحة الخلفية ثبت أنها تحتوي علي عدد من العناصر وهي‏'‏ كربون‏:12.7,‏ ونحاس‏:36.4,‏ وبوتاسيوم‏:1.2,‏ وزنك‏:17.4,‏ وفوسفور علي صورة فوسفور جاليوم بنسبة‏0.22,‏ وأكسيد سيلكون‏32%',‏ ويتضح من النتائج وجود السيلكون والجاليوم والفوسفور وغيرها‏,‏ وهي من أشباه الموصلات‏,‏ وقد أثبتت القياسات أن التوصيل في جناح الحشرة هو أشباه موصلات‏,‏ حيث كانت القياسات‏(10‏ أس‏9‏ و‏10‏ أس‏7)‏ وهي عناصر أساسية في صنع الخلية الشمسية‏.‏
ويقول الدكتور توحيد هاشم إن شبه الموصل تكون مقاومته الكهربية ما بين الموصلات والعوازل‏,‏ كما يمكن لمجال كهربي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل‏,‏ فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الإلكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو والكمبيوتر والهاتف وأجهزة أخري كثيرة‏,‏ والاجزاء الإلكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور‏,‏ والخلايا الشمسية‏,‏ الصمامات الثنائية‏Diode,‏ والبلورات المشعة بالضوء‏LEDs,‏ وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون‏,‏ والدوائر المتكاملة التشابهية والرقمية‏.‏
وتمثل ألواح الطاقة الشمسية أكبر مثال للأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة‏,‏ حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلي طاقة كهربية في الموصلات المعدنية تقوم الإلكترونات بنقل التيار الكهربي‏,‏ أما في أشباه الموصلات فينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات أو فجوات‏'‏ أجسام ذات شحنة موجبة‏'‏ خلال البناء الذري للمادة‏,‏ ويستخدم السيلكون لتصنيع معظم الأجهزة التجارية التي تحتوي علي مواد شبه موصلة‏..‏ ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل‏'‏ أصيل‏',‏ ويتم تحسين التوصيلية أو القدرة علي توصيل الكهرباء‏,‏ بإضافة عناصر أخري تسمي‏'‏ الشوائب‏'‏ عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة مختلفة عن الأصلية وتسمي هذه العملية بعملية التطعيم‏'‏ إضافة مواد لبعضها‏'.‏
أما شبه موصل الموجب فهي بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر ثلاثية التكافؤ‏'‏ الجاليوم‏',‏ والخلية الشمسية صنعت من‏monocrystalline‏ سليكون الفولتية الضوئية‏PhotovoltaicsPV‏ التي تعرف بالخلايا الشمسية أوالخلايا الفولتضوئية‏photovoltaiccells,‏ ومن خلالها يتم تحويل أشعة الشمس مباشرة إلي كهرباء عن طريق استخدام أشباه الموصلات مثل السليكون الذي يستخرج من الرمل‏,‏ وتعتبر طاقاتها شكلا من الطاقة المتجددة والنظيفة‏,‏ لأنه لايسفر عن تشغيلها نفايات ملوثة أو ضوضاء أو إشعاعات‏,‏ كما أنها لاتحتاج إلي وقود‏,‏ لكن تكلفتها الابتدائية مرتفعة مقارنة بمصادر الطاقة الأخري‏,‏ والخلايا الشمسية تولد كهرباء مستمرة ومباشرة‏,‏ كما هو في البطاريات السائلة والجافة العادية‏.