تولید برق از نور نامرئی

دو موفقیت بزرگ در فناوری سلول‌های خورشیدی، می‌تواند برداشت از انرژی خورشید را تا حد زیادی بهبود دهد. دو مطالعه که در نشریات Nature Energy و Nature Photonics منتشر شد به نتایجی رسیده که می‌تواند بازدهی انرژی خورشیدی را بالا برده و هزینه آن را کاهش دهد.

این نخستین موفقیت، تبدیل نور نامرئی به نور با انرژی بالاست. این پیشرفت، امکان تولید برق بیشتر از نور خورشید را فراهم می‌آورد. پژوهش‌گران دانشگاه‌های RMIT و UNSW استرالیا و دانشگاه کنتاکی آمریکا به این کشف رسیده‌اند که اکسیژن می‌تواند برای انتقال نور انرژی پایین به مولکول‌های قابل تبدیل به برق به کار گرفته‌شود.

پروفسور تیم اشمیت، از دانشگاه UNSW سیدنی می‌گوید: «انرژی که از خورشید می‌آید، به نور قابل دیدن محدود نمی‌شود، بلکه طیف گسترده‌ای دارد که شامل نور مادون قرمزی است که می‌تواند گرما و نور ماورای بنفش تولید کند که پوست را می‌سوزاند.»

او می‌افزاید: «بیشتر سلول‌های خورشیدی از سیلیکون ساخته شده‌اند، که نمی‌توانند نسبت به نور‌های با انرژی پایین‌تر از نزدیک به مادون قرمز واکنش نشان دهند. این به معنای آن است که ابزار‌ها و فناوری‌ها ما از بخشی از طیف نور استفاده نمی‌کنند.»

تکنیکی که تازه کشف شده، استفاده از نیم‌رسانا‌هایی است که با نام نقاط کوانتومی شناخته می‌شوند. این نقاط کوانتومی می‌توانند نور با انرژی پایین را جذب کرده، آن را به نور قابل دیدن تبدیل، و از آن انرژی تولید کنند. دومین موفقیت، استفاده از نوعی ماده به نام پروسکایت برای تولید ماژول‌های انرژی خورشیدی نسل آینده است که از سلول‌های خورشیدی تجاری کنونی، که از سیلیکون ساخته شده، موثرتر و باثبات‌تر است.

تولید سلول‌های خورشیدی ساخته شده از پروسکایت ارزان‌تر تمام می‌شود و انعطاف‌پذیرتر و سبک‌تر است. تاکنون، مشکل اصلی موادی که مورد استفاده قرار می‌گرفت این بود که ساخت پنل‌های خورشیدی که طول زیادی داشته باشند دشوار است.

دکتر لوییس اونو، یکی از نویسندگان این مقاله پژوهشی با اشاره به این‌که «تقاضای زیادی برای افزایش مقیاس پنل‌های خورشیدی وجود دارد»، می‌افزاید: «امروز که نقص‌های مواد اولیه برجسته‌تر شده، به موادی با کیفیت بهتر و سبک‌تر، و تکنیک‌های ساخت بهتر نیاز است.»

در این روی‌کرد جدید، مواد چند لایه مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از هدر رفتن انرژی، یا نشت مواد شیمیایی سمی جلوگیری شود.

یک ماژول با مقیاس ۲۲.۴ سانتی‌متر به بازدهی ۱۶.۶ درصدی رسیده – که میزان بالایی برای ماژولی با این اندازه است – و سطح کارکرد آن حتی پس از دو هزار ساعت استفاده مداوم بالا رفته‌است. رپژوهش‌گران اکنون قصد دارند تکنیک‌های خود را بر ماژول‌های خورشیدی بزرگ‌تر آزمایش کنند و امیدوارند که بتوانند در آینده این فناوری را وارد بازار کنند.