اثربخشی بیشتر پنل های خورشیدی با فناوری نانو

به گزارش کلیک، انرژی های خورشیدی که از خورشید تامین می گردند، برای اکثر مردمان قاره آمریکای شمالی مفهومی آشنا به نظر می رسند. شما تعدادی صفحات مسطح و ضخیم به رنگ سورمه ای را در حیاط و یا سقف خانه های خود نصب نموده و آن ها با استفاده از واکنش های فوتوولتاییک برایتان جریان های الکتریسیته تولید می کنند. برای شمار زیادی از مردم، این به معنی مصرف کمتر منابع انرژی تجدید ناپذیری چون نفت و گاز می باشد. که البته این کاهش در مصرف سوخت فسیلی، منجر به کاهش در تولید گاز های گلخانه ای نیز در دراز مدت خواهد شد. تاثیرات چنین فناوری ای برای کشور های در حال توسعه بیشتر خواهد بود.

برای نمونه می توان به آفریقا اشاره کرد. به عنوان یک قاره این سرزمین بسیار آفتابی و مسطح است که به طور طبیعی استفاده از انرژی های خورشیدی را توجیح پذیر می نماید. در حالی که مانع اصلی در برابر چنین اقداماتی، هزینه های صفحات خورشیدی و محدودیت ها در میزان اثربخشی در نوع این سلول ها، می باشد.

خوشبختانه هزینه های تحقیقات در این حوزه به نسبت پایین تر از دیگر حوزه ها می باشد. این موضوع منجر به ابتکارات و نوآوری های دانشمندان برای افزایش راندمان این صفحات به کمک فناوری های نانو گردیده است.

معرفی فناوری های نانو

فناوری های نانو به مواد ساخت بشری اطلاق می شود که اندازه ای در حدود یک تا صد نانومتر داشته باشند. برای روشن تر شدن این موضوع باید عنوان کرد که صفحات کاغذ معمولا اندازه ای در حدود ۱۰۰۰۰۰ نانومتر و یک تار مو ۸۰۰۰۰ نانومتر دارند. بر این اساس این اندازه های فوق کوچک به دانشمندان اجازه تولید اجزا میکروسکوپی و در نتیجه افزایش کارایی تکنولوژی های موجود را می دهد.

برای مثال صفحات خورشیدی روکش داده شده با لایه های نقره ای به ضخامت نانومتری، به سیستم، امکان جذب گرمای بیشتر و مقاومت در برابر فرسایش را می دهد. با بهره بردن از اندازه و انعطاف چنین فناوری هایی، دانشمندان به گونه های مختلف از آن برای افزایش کارایی این صفحات استفاده می نماید.

افزایش اندازه سطحی

میزان انرژی ای که یک صفحه خورشیدی می تواند جذب کند، تا اندازه ای وابسته به میزان نوری است که در سطح آن جمع می شود. از این رو، در صورتی که صفحه مورد نظر با حفظ اندازه، نور بیشتری جذب کند، انرژی تولید شده هر صفحه بیشتر خواهد شد. چنین کارکردی تاثیر به سزایی در بازدهی صفحات در مکان هایی مانند آفریقا خواهد داشت چرا که افزایش سطح این صفحات به معنای افزایش جذب انرژی بیشتر، در زمان عمر مفید آن ها می باشد. با توجه به فناوری های نوین نانو، دانشمندان توانسته اند تا روشی برای این منظور بیابند.

محصول نهایی در این فرآیند، یک پنل خورشیدی حساس به رنگ می باشد. این پنل از لایه ای از ذرات نانو متخلخل که در رنگ های خاصی پوشیده شده اند، تشکیل شده است. این صفحات میزان اندازه سطح، در مقیاس های میکروسکوپی را افزایش می دهد. در نتیجه چنین افزایشی، ما شاهد افزایش انعطاف پذیری این پنل ها و در نتیجه عملکرد بهتر آن ها در شرایط سخت خواهیم بود. اگر این موضوع به نظر پیچیده می رسد می توانید آن را به گونه ای دیگر تصور کنید. یک نوار بلند از آبنبات های کوچک بر روی کاغذ آن در نظر بگیرید. این کاغذ همان پنل خورشیدی مورد نظر ماست و این آبنبات های کوچک نیز همان ذرات نانو اشاره شده. این آبنبات ها موجب افزایش سطح صفحات شده در حالی که ما اندازه صفحات را همچنان ثابت نگه داشته ایم.

صفحات انعطاف پذیر

شماری از برترین پیشرفت ها در زمینه پنل های انعطاف پذیر خورشیدی توسط دانشمند محقق از آلبرتا به نام جیلیان بوریک انجام شده است. وی با استفاده از تفنگ های افشانه ای و چندلایه، ذرات نانو بر روی پلاستیک اسپری نموده و سپس آن صفحات را از تیغه های چند لایه گذرانده است که این کار باعث گسترده تر شدن صفحات شده است. نتیجه این آزمایشات، سلول های خورشیدی فوق نازکی با کاربرد های بیشمار در صنایع گوناگون می باشد.

برای نمونه، این اختراع، می تواند به تولید سلول های خورشیدی قابل حمل با قابلیت ذخیره انرژی منجر شود. از آن جایی که این سلول ها بسیار نازک هستند، این فناوری ظرفیت تبدیل به اشیا معمولی مانند چتر و چادر ها را نیز دارد. با توسعه و پیشرفت های متناسب در این حوزه، ما قادر خواهیم بود تا پنل هایی تولید کنیم که تماما درون کیف پشتی ما جا شده و در مواقع مورد نیاز مانند مدرسه و بیمارستان با خارج نمودن آن ها از کیف، مورد استفاده قرار دهیم. این سلول ها می تواند متعاقبا در آب و هوای ناپایدار و یا اتفاقات خاص دیگر با تا شدن به محل اولیه خود بازگردند.

جذب بیشتر

دانشمندان با استفاده از فناوری های نانو موفق شده اند تا سلول هایی با جذب ۹۰ درصد تابش خورشید، بسازند. چنین تولیدی به ما اجازه می دهد تا اثربخشی توان خورشیدی متمرکز خود را به شدت افزایش دهیم. بر خلاف سلول های خورشیدی سنتی، سلول های مدرن با جذب انرژی متمرکز، با گردآوری نور خورشید از طریق آیینه ها و تمرکز آن ها بر روی نمک های آب شده، به تولید انرژی بیشتر می پردازند. این نمک های حرارت دیده برای تولید بخار و در نتیجه تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از محدودیت های چنین کارخانه های تولید انرژی، فرسوده شدن مواد مصرفی بعد از تنها یک سال می باشد. که معمولا منجر به توقف در تولید می گردد، وقتی که آن ها را بازسازی می کنیم.

ولی فناوری های جدید می تواند حرارت بالا را تحمل کند و برای سالها در محیط های گوناگون دوام بیاورد. با استفاده از این فناوری، کشور های در حال توسعه قادر به ساخت کارخانه های تولید انرژی متمرکز خورشیدی خواهند بود. و این در حالی است که دیگر نیاز به تعمیرات گسترده در مدت زمان کوتاه نخواهند بود. این فناوری می تواند در کارخانه های فعلی ادغام و با بازسازی آن ها مجددا انرژی های پاک تولید نمود.

کاربرد های خلاقانه از فناوری نانو می تواند پیشرفت های شگرفی در فناوری های خورشیدی ایجاد کند. این پیشرفت ها می تواند باعث بهره وری هرچه بیشتر کشور های غربی از منابع انرژی های تجدید پذیر شود، حال آنکه در کشور های در حال توسعه که زیربنای مناسب آن را ندارند، نیز در افزایش ظرفیت های تولید الکتریسیته کمک کند. با توجه به پیشرفت های به وجود آمده از سوی دانشمندان در سال های اخیر، دور از انتظار نیست اگر ما شاهد کارایی بیشتر این فناوری ها در آینده نزدیک باشیم.

منبع: Africanbrains