نجح علماء من جامعة فرايبورغ في ألمانيا في تطوير طريقة للمعالجة السطحية للجسيمات النانوية تعمل على تحسين كفاءة الخلايا الشمسية العضوية. وتمكن الباحثون من الحصول على نسبة استخدام قدرها 2% من خلال استخدام النقاط الكمومية المكونة من سيلينيد الكادميوم.
وقد تم التحقق من قيم الكفاءة هذه، والتي هي أعلى بكثير من النطاق الحالي الذي يتراوح بين 1.8 و1 بالمائة، من قبل مجموعة البحث. تتكون الطبقة الضوئية للخلايا الشمسية الهجينة من خليط من الجسيمات النانوية غير العضوية والبوليمر العضوي. ورغم أنه من الممكن نظريًا تطبيق الطريقة التي طورها الباحثون على العديد من الجسيمات النانوية، إلا أن هذا الاختراق يوفر قدرة جديدة على زيادة كفاءة الخلايا الشمسية من هذا النوع بشكل أكبر. تم طلب براءة اختراع لهذه العملية وتم نشر النتائج في العدد الأخير من المجلة العلمية Applied Physics Letters.
تنتمي الخلايا الشمسية العضوية إلى ما يعرف بالجيل الثالث من الخلايا الشمسية وهي لا تزال في مراحل تطورها. الرقم القياسي العالمي للخلايا الشمسية العضوية بالكامل، وهو النوع الذي يكون فيه كلا مكونات الطبقة الضوئية عبارة عن مواد عضوية، يبلغ حاليًا سبعة بالمائة للطبقات التي تم إنشاؤها بطرق الكيمياء الرطبة. تتمتع الخلايا الشمسية العضوية بالعديد من المزايا مقارنة بخلايا السيليكون النموذجية المستخدمة في أجهزة الطاقة التجارية: فهي ليست فقط أرق وأكثر مرونة، ولكنها أيضًا أرخص ويتم إنتاجها بسرعة أكبر. ولهذا السبب فهي أكثر ملاءمة كمصادر للطاقة للأجهزة والأنظمة المستخدمة في الحياة اليومية، مثل أجهزة الاستشعار والأجهزة الكهربائية. وعلى المدى الطويل، يمكن للخلايا الشمسية العضوية أن تقلل بشكل كبير من اعتمادنا على البطاريات والمكثفات.
"إن الطبيعة متعددة التخصصات لفريقنا البحثي، الذي يضم كيميائيين وفيزيائيين ومهندسين، تعد ميزة واضحة وساهمت بشكل كبير في التقدم السريع للمشروع. "نحن قادرون على تنفيذ جميع الخطوات بأنفسنا: بدءًا من تركيب الجسيمات النانوية، والانتقال إلى تعديل سطحها وانتهاءً بدمجها في المواد المركبة"، يقول رئيس المجموعة الدكتور مايكل كروجر. وتقوم مجموعة البحث الآن بتطبيق الأساليب الموضحة في مقالتهم على أنظمة مواد واعدة أخرى، بهدف تحسينها بشكل أكبر ونقلها إلى التقنيات التجارية. وتشمل المتطلبات الأساسية اللازمة لتسويق هذه المواد تحسينات كبيرة في الكفاءة والاستخدام، وزيادة متانة المواد وخفض تكاليف إنتاجها.
تعليقات 11
في رأيي أنه بدلاً من استخدام المركمات الباهظة الثمن لتخزين الطاقة الكهربائية، سيكون من الأفضل بناء برك مائية في أماكن مرتفعة، ومن ثم يمكن ضخ المياه نحو بركة التخزين باستخدام الطاقة الكهربائية المولدة من الخلايا الشمسية. .
وفي حين لا يوجد إشعاع شمسي، يمكن إسقاط الماء، ومع اختراع التوربينات يمكن توليد الطاقة الكهربائية عند الحاجة.
إلى عيران م
لا أعتقد أنها صفقة سيئة على الإطلاق.
المشكلة حتى اليوم (بكفاءة تبلغ حوالي 15%) هي أن الألواح تشغل مساحة كبيرة.
هذا صحيح، إنه أرخص، لكن أعتقد أنه يسبب صداعًا كبيرًا.
على سبيل المثال: كشخص يقوم بتركيب نظام شمسي على السطح، أود بشدة أن يبقى …….. سقف صغير (على سطح مسطح بالطبع).
أيضا، هناك حاجة إلى العديد من اللوحات. ونتيجة لذلك، أصبحت البنية التحتية (القاعدة) أكبر بكثير بالنسبة لهم.
وبالمثل، هناك الكثير من الأسلاك. وبالطبع مساحة أكبر بكثير تحتاج إلى نفض الغبار عنها مرة أو مرتين في السنة.
خلاصة القول هي أنه في القرن الماضي، كانت معظم الصناعة تتجه نحو تصغير المنتجات وكان الإنقاذ أعلى وأعلى.
من وجهة نظري، إذا لم يصلوا إلى ما لا يقل عن 11-12% من الكفاءة، فلا أعتقد أن المزيد من الصداع يستحق السعر الأرخص.
لكن بالطبع هذا مجرد رأيي.
لم أفهم، إذا وصلوا إلى 7 بالمائة في الخلايا الشمسية العضوية تمامًا، فما الذي يساعد في ذلك في الخلايا غير العضوية تمامًا (وهو، كما أفهم، ليس أمرًا جيدًا ومن الأفضل أن يكون كل شيء عضويًا و مادة رخيصة) وصلت إلى 2 في المئة؟
هرتزل،
في رأيي، ليس بالضرورة.
بل إن التفكير في اتجاه البطاريات والتخزين هو العنصر القديم الذي يجب إزالته منه. فبدلاً من تحويل الطاقة مرة أخرى وخسارة نسبة أخرى منها أثناء التحويل داخل وخارج البطارية - ينبغي للمرء أن يفكر في التنفيذ الفوري داخل الشبكة. وبما أن الخلايا الشمسية بعيدة عن أن تكون كافية، فإن الكهرباء المستهلكة أكبر مما تستطيع توفيره. لذلك، من المناسب توجيه هذه الطاقة للاستخدام الفوري مع أقل عدد ممكن من التلاعبات التي من شأنها أن تسبب خسائر غير ضرورية. وعندما يأتي اليوم الذي يصبح فيه حصاد الطاقة الشمسية فعالا إلى الحد الذي يجعلنا قادرين على تخزينها واستخدامها ليلا ونهارا - أو عندها سنبدأ في التفكير وتطوير تقنيات الحفاظ عليها.
בברכה،
عامي بشار
إن وجود خلايا شمسية كبيرة لن يلغي الحاجة إلى البطاريات والمكثفات كما يقول المقال، بل على العكس. استخدام الخلايا الشمسية المتوفرة فقط حوالي 8 ساعات يوميا يتطلب تخزين الطاقة لساعات الظلام، مما يتطلب أنواعا جديدة من البطاريات أو وسائل تخزين أخرى مثل الهيدروجين.
وتصل الألواح الشمسية المعتمدة على السيليكون والكادميوم وما شابه اليوم إلى الاستفادة من 10-12% من الطاقة التي تصلها من الشمس. وبمساعدة أساليب أكثر تقدمًا لتركيز الأشعة، تمكنوا من الوصول إلى نسبة بقاء تقترب من 20%. هذه الأرقام هي ترجمة للطاقة الضوئية التي تتحول إلى كهرباء ولا تشير إلى الطاقة الحرارية التي يمكن (بل وينبغي) حصادها وربطها بعمليات متوازية.
كما قال المعلق رقم 3، المقال غير مفهوم. يحيل المعلق رقم 4 قضية الناجي إلى الجانب الاقتصادي المالي الذي يمكن بالتأكيد أن يكون القضية الأصلية التي تمت مناقشتها في المقال. من خلال خبرتي لعدة سنوات كمتحدث علمي، أفترض أن الدكتور نحماني لن يكلف نفسه عناء الرد على التعليقات على مقالته هذه المرة أيضًا. وفي الوقت نفسه، أشكره على عدد من المقالات المثيرة للاهتمام وبشكل عام لكتابته التي عادة ما تكون يتفوق في الوضوح.
בברכה،
عامي بشار
إحدى الحجج الرئيسية لراي كورزويل (في كتابه وفي محاضراته) هي أنه خلال العشرين عامًا القادمة، ستكون الطاقة الشمسية قادرة على توفير ما يقرب من 20٪ (وأكثر من ذلك بكثير) من احتياجات الطاقة للبشرية جمعاء، وذلك بفضل استخدام الأساليب المعتمدة على تكنولوجيا النانو، وسيكون أيضًا أكثر ربحية من حيث التكلفة/الفائدة مقارنة باستخدام النفط أو الغاز الطبيعي -
http://www.tapuz.co.il/blog/ViewEntry.asp?EntryId=1065939
https://www.hayadan.org.il/lower-cost-solar-cells-to-be-printed-2708092
لا، إنها حوالي اثنين بالمائة.
الفكرة كما وردت في المقال هي أن المادة رخيصة جدًا في الإنتاج، فما كان سيصبح السيليكون مع صناعة الرقائق لم يكن من الممكن الاستمرار في استخدامه، لكنه لا يزال موصلًا سيئًا، وبمساعدة جميع أنواع تقنيات مثل النقاط الكمومية المذكورة هنا، تحاول في الواقع الوصول إلى وضع تكون فيه المادة أقل أهمية، ولكن فقط الأبعاد الهندسية. ومع ذلك، على افتراض أنهم سينجحون في الوصول إلى 7-8 في المائة في المستقبل، في الأماكن التي تشكل فيها أسعار الألواح الجزء الأكبر مقارنة بالمحول والخضروات الأخرى، على الرغم من أنك ستحصل على نصف أو ربما أقل الجودة ولكن ثلث السعر أو أقل. يبدو وكأنه صفقة جيدة.
المقال محير وغير مفهوم. أنا أفهم أن كفاءة الخلايا الجديدة هي 2%، ولكن كل ما جاء بعد ذلك لم يكن واضحا بالنسبة لي على الإطلاق.
الكفاءة الحالية تصل إلى 1.8%؟ وما هي الـ 7% التي تظهر فيما بعد؟ وبشكل عام ما هي كفاءة الخلايا الشمسية غير العضوية؟
من المؤكد أن الموضوع يبدو مثيرًا للاهتمام، ولكن من المؤسف أنه لم يتم شرحه بوضوح في المقالة.
أعتقد أن ذلك يعني 2% من الإشعاع/الطاقة التي تصل إليهم
الناجي من 2%؟