هل يجب أن تكون الخلايا الشمسية مسطحة بالضرورة؟ طور باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا (Georgia Tech) في الولايات المتحدة تقنية جديدة يمكنها تحويل الألياف الضوئية إلى خلايا شمسية طويلة ورفيعة. من خلال دمج خلايا الشمس الحساسة للصبغة (dye-sensitized solar cell) مع غلاف كابل الألياف الضوئية، عرض باحثو معهد جورجيا للتكنولوجيا خلية شمسية رفيعة ومرنة، ويُقال إن كفاءتها تصل إلى ستة أضعاف كفاءة الخلايا الشمسية المسطحة المصنوعة من نفس المواد. قال البروفيسور Zhong Lin Wang من معهد جورجيا للتكنولوجيا: "نضع نهاية هذه الألياف الضوئية مباشرة في مواجهة الشمس؛ وبوضع قطب كهربائي بجانب هذه الألياف الضوئية متصل بحمل خارجي (external load)، يمكننا جمع الشحنات الكهربائية الناتجة." أجرى Wang هذا البحث بالتعاون مع الباحثين Benjamin Weintraub و Yaguang Wei من نفس المعهد.

تم اختراع الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة في تسعينيات القرن العشرين، وهي حلول لتوليد الطاقة الشمسية على شكل أغشية رقيقة؛ على عكس الخلايا الشمسية السيليكونية التي تستخدم مواد أشباه الموصلات باهظة الثمن لتوليد الكهرباء، تستخدم الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة أغشية رخيصة من جزيئات الصبغة (dye molecules) على أسلاك أكسيد الزنك النانوية (nanowires) داخل إلكتروليت محاط بغشاء معدني. عندما تضرب أشعة الشمس خلايا جزيئات الصبغة، تطلق إلكترونات إلى الغشاء المعدني، ثم تنتقل إلى القطب الخارجي.

إحدى مشكلات الألواح الشمسية التقليدية هي أن الفوتونات الساقطة لديها فرص قليلة لإثارة الإلكترونات داخل اللوحة الرقيقة قبل أن تتحول إلى حرارة؛ على العكس من ذلك، تتيح الألياف الضوئية فرصًا أكبر للفوتونات للتفاعل مع الطبقة النشطة (active layer). استخدم النموذج الأولي الذي صنعه Wang أليافًا ضوئية بطول 20 سم لضمان امتصاق أكبر قدر ممكن من الفوتونات ضمن هذا الطول. تجمع هذه التقنية ضوء الشمس فقط من طرف الألياف الضوئية، ثم ينتقل الضوء على طول الألياف؛ بينما قد تستخدم النسخ الجديدة التي سيتم تطويرها في المستقروعًا معدنيًا شفافًا خارجيًا للسماح للضوء بالدخول من الداخل والخارج. يخطط الباحثون أيضًا لتصنيع أنظمة فرعية على شكل حزم، تتضمن مئات الكابلات المتوازية من الألياف الضوئية.

كما يخطط فريق البحث لرفع كفاءة تحويل الطاقة لهذه الخلايا الشمسية الجديدة من 3.3% حاليًا إلى 8%، لدفعها نحو التطوير التجاري. قال Wang إنه يخطط لإجراء تجارب باستخدام مواد ألياف ضوئية أرخص تكلفة، واستبدال أكسيد الزنك بأكسيد التيتانيوم لزيادة الكفاءة بشكل أكبر. في التطبيقات العملية، يمكن لهذه الخلايا الشمسية أن تتيح لمصممي المنتجات تطوير منتجات تجارية بأشكال جديدة، أو في المجالات العسكرية، يمكن دمج الخلايا الشمسية الليفية في المعدات لتوفير الطاقة.