افزایش ۱۹۰ درصدی بازدهی سلول های خورشیدی با مواد کوانتومی جدید
لینک وبسایت: بنظر می رسد نسل جدید موثرترین و پربازده ترین صفحه های خورشیدی فرا می رسد.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، پژوهشگران دانشگاه لیهای(Lehigh) ماده ای با پتانسیل افزایش چشم گیر کارایی پنل های خورشیدی را توسعه داده اند. اما چه چیزی آنرا تا این حد متفاوت می کند؟
به نقل از آی ای، نوآوری های مداوم برای بهبود راندمان دستگاه های مولد انرژی های تجدیدپذیر، خصوصاً در تامین نیازهای جهانی انرژی بسیار مهم شده است.
استفاده از مواد کوانتومی برای نجات
تیم تحقیقاتی دانشگاه لیهای نمونه اولیه ای را با بهره گیری از یک ماده کوانتومی به عنوان لایه فعال در یک سلول خورشیدی معرفی کرده است.
این ماده، جذب فتوولتائیک ۸۰ درصدی و بازده کوانتومی خارجی تا ۱۹۰ درصدی را نشان داده است. این شاهکاری قابل توجه است، برای اینکه از حد نظری تعیین شده برای سلول های خورشیدی سنتی مبتنی بر سیلیکون فراتر رفته است.
چیندو اکوما استاد فیزیک در دانشگاه لیهای و نویسنده این مقاله تحقیقاتی در اطلاعیه ای اظهار داشت: این کار نشان دهنده یک جهش رو به جلو در درک و توسعه راهکارهای انرژی پایدار می باشد. برجسته کردن رویکرد های نوآورانه ای که می توانند کارایی انرژی خورشیدی و دسترسی را در آینده نزدیک بازتعریف کنند.
بهبود کارایی قابل توجه این ماده به خاصیت منحصر به فردی به نام «حالت های باند متوسط» خلاصه می شود. این حالت های باند میانی به سطوح انرژی خاصی در ساختار الکترونیکی ماده اشاره دارد که برای تبدیل نور به انرژی ایده آل است.
در این ماده جدید، حالت های باند میانی امکان جذب انرژی فوتون از دست رفته توسط سلول های خورشیدی سنتی را فراهم می کنند.
در صورتیکه سلول های سنتی پربازده انرژی فوتون را بوسیله بازتاب و گرما از دست می دهند، این تیم از شکاف های واندروالس که شکاف های کوچک اتمی بین مواد لایه ای دوبعدی است، استفاده کردند تا بر این محدودیت غلبه کنند. آنها اتم های مس صفر ظرفیتی را بین لایه های یک ماده دو بعدی تولید شده از سلنید ژرمانیوم و سولفید قلع قرار دادند.
در حقیقت پژوهشگران برای کارآمدتر کردن آن، اتم های مس صفر ظرفیتی را در این شکاف ها وارد کردند تا کارایی سلول خورشیدی را بالا برند.
یک نمونه اولیه پیشرفته
پژوهشگران بعد از مدل سازی کامپیوتری گسترده این سیستم، عاقبت یک نمونه اولیه را توسعه دادند.
اکوما می گوید: واکنش سریع و بازدهی بالا رفته آن نشان دهنده پتانسیل این ماده موسوم به GeSe/SnS به عنوان یک ماده کوانتومی جهت استفاده در کاربردهای فتوولتائیک پیشرفته است و راهی برای بهبود کارایی در تبدیل انرژی خورشیدی ارائه می کند.
بگفته اکوما، این ماده یک نامزد امیدوارکننده برای توسعه نسل بعدی سلول های خورشیدی با کارایی بالاست.
گنجاندن این ماده جدید در سیستم های مولد انرژی خورشیدی موجود، به کوشش های تحقیق و توسعه بیشتری نیاز دارد. با اینحال اکوما تاکید می کند که تکنیک آزمایشی مورد استفاده برای ایجاد این مواد هم اکنون بسیار پیشرفته است. دانشمندان روشی را یافته اند که اتم ها، یون ها و مولکول ها را با دقت وارد مواد می کنند.
بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی، صفحات خورشیدی در سال ۲۰۲۳ به تنهایی سه چهارم ظرفیتهای تجدیدپذیر اضافه شده در سرتاسر جهان را به خود اختصاص دادند.
در سال ۲۰۲۲، تولید صفحات خورشیدی تا ۲۶ درصد افزوده شد و ظرفیت تولید آن به ۱۳۰۰ تراوات ساعت رسید. این بزرگترین رشد مطلق یک نسل از تمام فناوری های تجدیدپذیر را در سال ۲۰۲۲ نشان داد و برای نخستین بار در تاریخ از تولید انرژی از باد پیشی گرفت.
تحقیقات این تیم تحقیقاتی با کمک مالی وزارت انرژی ایالات متحده تامین شد.
جزییات این پژوهش در مجله Science Advances انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب