الذرة الساخنة: تمكن علماء في جامعة أولو بفنلندا من تحسين كفاءة الألواح الشمسية بنسبة سبعة عشر بالمئة، باستخدام طبقة محاكاة حيوية.
بقلم: يائيل هالفمان كوهين
تنخفض تكلفة الألواح الشمسية بشكل كبير، لكن كفاءتها لا تزال منخفضة. واليوم، تحول الألواح الشمسية التجارية حوالي عشرين بالمائة فقط من طاقة الشمس إلى كهرباء. الطاقة الشمسية ليست بديلا بعد للوقود الأحفوري. أحد أسباب انخفاض الكفاءة هو انعكاس أشعة الضوء (الانعكاسية) على الأسطح. ينعكس حوالي خمسة وثلاثين بالمائة من ضوء الشمس المسقط على الألواح مرة أخرى بدلاً من أن تمتصه الألواح ويخضع لعملية تحويل إلى طاقة كهربائية.
وفي سياق التطور، طورت الطبيعة الحلول الأمثل لحصاد الطاقة الشمسية. وفي محاولة لإيجاد حل لتحدي الانعكاس، توجه فريق من الباحثين من جامعة أولو في فنلندا إلى الطبيعة وقاموا بدراسة سطح الأوراق. وتكونت العينة من اثنين وثلاثين نوعا مختلفا من الأوراق. كان الهدف هو تحديد الورقة التي تمتص أشعة الشمس بشكل أفضل. الفائز هو الذرة. هذه الحقيقة قد تفسر معدل نموها السريع.
وقام فريق الباحثين بمحاكاة بنية سطح الذرة - نتوءات على المستوى "النانومتري"، وصمموا طلاء بوليمر، بنمط مماثل من النقاط (nanodots). وتم وضع هذا الغطاء على خلايا السيليكون الموجودة في الخلايا الشمسية. وكانت النتائج مبهرة، حيث تمكن الباحثون من تقليل نسبة فقدان الضوء في المقابل من خمسة وثلاثين بالمائة إلى اثني عشر بالمائة، وبالمقابل زاد حصاد الطاقة في الألواح الشمسية بنسبة سبعة عشر بالمائة. وقام الفريق أيضًا بمحاكاة سطح الذرة على الأسطح الزجاجية والسيليكون. وهذا سيجعل من الممكن تغيير طريقة إنتاج الألواح الشمسية في المستقبل.
قد يكون لـ "طلاء النانو" المحاكاة الحيوية تطبيقات إضافية، على سبيل المثال، في مجال فعالية التدفئة في البيوت الزجاجية. إن تقليل الانعكاسية وزيادة تعرض البيوت الزجاجية لأشعة الشمس سيجعل من الممكن تقليل التدفئة الإضافية المطلوبة في مواسم الشتاء - توفير الطاقة وحل مستدام. إن طريقة إنتاج "طلاءات النانو" المحاكاة الحيوية وتطبيقاتها هي "محمية ببراءة اختراع". ويعمل الباحثون الآن على تسريع عملية التطوير مع شركاء في الصين، وفي الوقت نفسه تم إنشاء شركة لتسويق التقنيات.
إلى المصدر
تعليقات 3
من المشاكل (الإضافية) التي تواجه الألواح الشمسية هو تراكم الغبار عليها، مما يسبب انخفاض تدريجي ومثير في كفاءتها. ألا تؤدي إضافة نسيج نانومتري إلى تشجيع تراكم الغبار؟ كيف يمكنك تنظيف هذا السطح لاحقًا بشكل فعال ودون الإضرار بالملمس؟ يجب أن تستمر أكواز الذرة لبضعة أشهر، ويجب أن تستمر هذه الألواح لفترة أطول. ألا ينبغي أن نذهب ونبحث عن حل محكم يجعل اللوح أيضًا كارهًا للماء ويمنع تراكم الأوساخ؟
خطأ في المقال...
نسيم، WD وإسرائيل شابيرا،
نعم، من الواضح أنه عند سرعة دوران منخفضة يمكن للضوء أن يخرج ويعود من خلال نفس الفتحة، لكن إذا زادت سرعة العجلة وعاد الضوء بالفعل من خلال فتحة أخرى، فإن وصفي لطريقة الحساب دقيق تمامًا، أليس كذلك؟ أليس كذلك؟