كرات الذهب السوبرية تضاعف امتصاص الطاقة الشمسية في تقنية طلاء مبتكرة

كشف باحثون من جامعة تكساس في أوستن يوم 27 يناير 2026 عن 'كرات سوبرية' من الذهب - كرات نانوية تمتص نحو كل أطوال موجية للضوء الشمسي - مما يضاعف تقريباً التقاط الطاقة الشمسية على مولدات حرارية كهربائية (TEG) تجارية. سجلت الاختبارات امتصاصاً متوسطاً بنسبة 89%، مقابل 45% لأفلام الجسيمات النانوية الذهبية العادية.

تعتمد المواد الشمسية التقليدية على الضوء المرئي فقط، متجاهلة الأشعة تحت الحمراء والفوق بنفسجية. تعتمد كرات الذهب السوبرية، وهي مجموعات من الجسيمات النانوية، على تأثيرات بلازمونية لتوسيع الامتصاص، محاكية أكثر من 90% عبر الأطوال الموجية. حسّن الفريق الأحجام عبر نماذج حاسوبية قبل تصنيع أفلام من محاليل سائلة تجف في درجة حرارة الغرفة.

عند تطبيقها على مولدات TEG تجارية، حسّنت أفلام الكرات السوبرية الامتصاص تحت محاكيات LED شمسية. النتائج الرئيسية:

• امتصاص شمسي متوسط 89% لـ TEG المغطاة بكرات سوبرية.
• امتصاص 45% لأفلام الجسيمات الذهبية الفردية.
• تقريباً 100% لأطوال موجية مفقودة سابقاً.

لم تتطلب العملية غرف نظيفة أو درجات حرارة عالية، مما يجعل الإنتاج قابلاً للتوسع واقتصادياً.

تمتص جسيمات الذهب والفضة الضوء المرئي جيداً لكنها تقتصر عليه. تمتد كرات السوبرية إلى الطيف الكامل عبر التصميم الهيكلي، مع كفاءة أعلى دون تصنيع معقد. أشار الباحث الرئيسي Seungwoo Lee إلى أن الهياكل البلازمونية توفر مساراً مباشراً لحصاد الطيف الكامل.

تركز التقنية على التطبيقات الحرارية الشمسية والضوئية الحرارية، حيث يدفع الحرارة من الضوء التحويل الطاقي. تخسر الأنظمة الحالية الكفاءة في الضوء غير المرئي؛ تحل الكرات السوبرية هذه الفجوة. يتوقع الباحثون خفض العوائق للنشر الفعال في بيئات حقيقية، من توليد الكهرباء إلى تسخين المياه.

ستشمل الأعمال المستقبلية تهيئة توحيد الكرات السوبرية واختبارها تحت ضوء شمسي حقيقي. دمجها مع خلايا فوتوفولطية قد يعزز الأنظمة الهجينة. نشرت الدراسة في ACS Applied Materials & Interfaces، مشددة على تفوق الكرات السوبرية في تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

تبني هذه التقنية على جهود مستمرة لتعظيم العائد الشمسي. بينما تحسن خلايا البيروفسكايت والتاندم الكفاءة، تكمل طلاءات الكرات السوبرية ذلك بتعزيز التقاط الضوء أولاً. عملية الغرفة العادية تتناقض مع الطرق القائمة على الفراغ، مما قد يسرع التسويق.