يعرف السيلكون على أنه العامل الرئيسي وراء كفاءة الألواح الشمسية؛ وهو أمر ليس دقيقًا في ظل النتائج البحثية الأخيرة التي قام بها فريق الدكتور فورست. حيث اكتشف الباحثون مؤخرًا؛ بعض المواد العضوية أو الكربونية، التي تنهض عليها خلايا شمسية صديقة النوافذ. وهكذا كان التحدي القائم أمام فريق «فورست»، وهو كيف يمكن حماية المصابيح العضوية عالية الكفاءة، من أن تتلف خلاياها الشمسية بسرعة خلال الاستخدام؟
تكمن قوة وضعف الخلايا الشمسية، في قدرة جزيئاتها على تخزين الطاقة الشمسية، من خلال نقل الإلكترونات الضوئية إلى الأقطاب الكهربائية. وتعرف هذه المواد باسم مستقبلات غير الفوليرين (بالإنجليزية: non-fullerene acceptors)، لتمييزها عن مستقبلات الفوليرين (بالإنجليزية: fullerene acceptors) الأقل كفاءة، والمصنوعة من شبكة الكربون النانوية. يمكن للخلايا الشمسية المصنوعة من مستقبلات غير الفوليرين -وهي مستقبلات غير القابلة للاندماج مع الكبريت؛ أن تعمل بكفاءة تضاهي خلايا السليكون، بنسبة 18٪، لكنها لا تدوم طويلًا.
«تعد الطاقة الشمسية واحدة من أرخص مصادر الطاقة المتجددة منذ قيام الثورة الصناعية.. وبواسطة بعض الأجزاء التي ستوضع على النوافذ، يمكن لمنزلك أن يصبح أحد مولدات الطاقة الشمسية.هكذا يقول ستيفن فوريست، أستاذ الهندسة الكهربائية في جامعة ميتشجن، والمشرف على البحث.
يحرص الباحثون على تغيير ذلك. وفي تجاربهم لاحظوا أنه بدون حماية مواد تحويل أشعة الشمس، ستنخفض الكفاءة إلى أقل من 40٪ من قيمتها الأولية، في غضون 12 أسبوعاً.
يقول يونجكسي لي، الباحث والعالم والأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر، والمؤلف الأول للورقة البحثية، إن أفراد الفريق البحثي أدركوا من خلال دراسة نسبة التلف الممكنة في الخلايا الشمسية غير المحمية؛ أنهم بحاجة إلى البحث عن وسائل لحماية الخلايا الشمسية من الضرر المباشر لأشعة الشمس، وهكذا توصلوا إلى إضافة غلاف من أكسيد الزنك الواقي على الخلايا الشمسية. حيث تساعد الطبقة الرقيقة من أكسيد الزنك، بجوار منطقة امتصاص الضوء في توصيل الإلكترونات الناتجة عن الطاقة الشمسية مباشرة إلى الأقطاب الكهربائية. ولكن أكسيد الزنك يعوق امتصاص الأشعة الخفيفة، ما يؤدي إلى إهدار نسبة امتصاص الخلايا للطاقة الشمسية. ولذلك أضاف الفريق البحثي طبقة من مادة كربونية تسمى (IC-SAM) كمخزن مؤقت للطاقة الشمسية. وهكذا يمكن للأقطاب موجبة الشحنة أن تتفاعل بكفاءة وفاعلية أكبر مع امتصاص الضوء. ولحماية هذه الأقطاب تم إضافة طبقة عازلة أخرى من مادة الفوليرين (بالإنجليزية: Fullerene) على شكل كرة القدم.
اختبر الفريق دفاعاته الجديدة على خلايا شمسية تجريبية، من خلال عمل محاكاة لضوء الشمس، في ظل ارتفاع لدرجات الحرارة يصل إلى 150 درجة فهرنهايت. وهكذا توصل الباحثون إلى أن الخلايا الشمسية الجديدة، في ظل دعامات الحماية السابق ذكرها؛ ستظل تعمل بكفاءة 80٪ بعد 30 عاماً.
يرى الدكتور فورست، أن هذه الخلايا الشمسية الجديدة ينتظرها مستقبل حافل، لأنها ستصبح على كل نافذة، وكل مبنى، أي إنها ستصبح أمراً حيويا في حياتنا القادمة.
باحثون: تصميم جديد يجعل الخلايا الشمسية تعمل بكفاءة عالية حتى 30 عامًاالمصدر: futurity.org
يعمل فريق الدكتور فورست البحثي، على رفع كفاءة الخلايا إلى 15%، والتي يعتقد أنها في ظل زيادة شفافية الخلايا إلى 60%، يمكن أن تكون تكاليف التصنيع منخفضة نسبياً. نشر البحث في دورية «Nature Communications»، حيث شارك فيه أيضاً؛ باحثون إضافيون من جامعة كارولينا الشمالية، وجامعة تيانجين وجامعة تشجيانج الصينية.
يشارك الدكتور ستيفن فورست بحصة مالية من تمويل البحث، وكذلك جامعة ميتشجن، بالإضافة إلى تمويل من مكتب الأبحاث البحرية، ومكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة، التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وشركة (Universal Display Corp).
Casino X Зеркало: Как обойти блокировки и продолжить игру Casino X — популярная платформа для азартных игр, но доступ к ней часто ограничивается провайдерами. Для обхода блокировок используется зеркало — точная копия сайта с другим адресом. Это безопасный способ сохранить доступ к любимым играм без потери данных. Зачем нужно зеркало casino x? Зеркала создаются для […]
قراءة المزيدSpin Galaxy App: A Stellar Experience for Slot Enthusiasts The Spin Galaxy App brings the thrill of outer space directly to your mobile device, offering a cosmic collection of online slots and casino games. Designed for players who appreciate high-quality graphics and immersive gameplay, this app has quickly become a favorite among Canadian gamblers. Why […]
قراءة المزيدGolden Star: A Shining Light in Online Casino Slots When it comes to slot machines that blend classic charm with modern excitement, Golden Star stands out as a top contender. This slot game draws players in with its celestial theme, featuring golden symbols, twinkling stars, and lucrative bonus rounds. Whether you are a casual spinner […]
قراءة المزيدImmerion Casino: A Fresh Take on Online Gaming Online casino enthusiasts are always on the lookout for platforms that blend excitement with reliability. Immerion Casino delivers exactly that—a modern gaming hub designed for both new and seasoned players. What Makes Immerion Casino Stand Out? This platform focuses on a seamless user experience. From instant registration […]
قراءة المزيد
عن مشروعك
دراسات الجدوى
خدماتنا الاستشارية
الفريق الاستشاري
اتصل بنا