وتمكن فريق من الباحثين من جامعة نورث ويسترن من زيادة الجهد الكهربائي للخلية بنسبة أربعين بالمئة وكفاءة التحويل من ثلاثة إلى أربعة بالمئة إلى 5.2-5.6 بالمئة.
ويمكن للطاقة القادمة من الشمس والتي تصل إلى مساحة نحو تسعة في المئة فقط من صحراء موهافي في كاليفورنيا أن تزود كامل استهلاك الولايات المتحدة من الكهرباء إذا تم جمعها بشكل صحيح، وفقا لتقديرات عديدة. ولسوء الحظ، فإن تقنيات الخلايا الشمسية للجيل الحالي مكلفة للغاية وغير كافية للتطبيقات التجارية واسعة النطاق.
قام فريق بحث من جامعة نورث وسترن بتطوير عملية حديثة للطلاء الأنودي الذي يزيد بشكل كبير من كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. وقد تم نشر مقال حول هذا البحث، الذي يركز على تحفيز واجهات الأقطاب الكهربائية والمواد العضوية في الخلايا الشمسية العضوية، في المجلة العلمية "Proceedings of the National Academy of Sciences".
يعد هذا الإنجاز في تحويل الطاقة الشمسية بدفع الباحثين في هذا المجال والمطورين في جميع أنحاء العالم نحو هدف إنتاج خلايا شمسية أرخص وتجارية وأكثر قابلية للتطبيق. إن مثل هذه التكنولوجيا سوف تقلل إلى حد كبير من اعتمادنا على حرق الوقود الأحفوري لإنتاج الكهرباء، فضلاً عن تقليل ناتج الاحتراق: ثاني أكسيد الكربون ـ وهو أحد الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي والذي يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري.
ومن بين تقنيات تحويل الطاقة الشمسية الجديدة الموجودة في الأفق البحثي، تعد الخلايا الشمسية المكونة من مواد عضوية شبيهة بالبلاستيك هي الأكثر إثارة للاهتمام لأنه يمكن الحصول عليها بعملية رخيصة وسريعة تشبه عملية الطباعة على الصحف (لفة إلى - معالجة لفة). حتى الآن، يُطلق على النوع الأكثر نجاحًا من الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البلاستيك اسم "الخلية غير المتجانسة السائبة". تتكون هذه الخلية من طبقة تحتوي على بوليمر شبه موصل (مانح الإلكترون) والفوليرين (مستقبل الإلكترون) محصورين بين قطبين كهربائيين - قطب كهربائي موصل (الأنود، والذي عادة ما يكون عبارة عن أكسيد الإنديوم المحتوي على القصدير) ومعدن (الكاثود) ، على سبيل المثال الحديد).
الفوليرينات، التي اكتشفها روبرت كارل وهارولد كروتو وريتشارد سمالي من جامعة ساسكس وجامعة رايس عام 1985، هي مجموعة من المتآصلات للكربون سميت على اسم المهندس المعماري ريتشارد بكمنستر فولر. الفوليرينات هي جزيئات كربون نقية ويمكن تغيير شكلها. كروية ("كرات بوكي") أو بيضاوية أو أنبوبية. تسمى الفوليرينات الأسطوانية أنابيب الكربون النانوية، أو أنابيب بوكي. يشبه التركيب الكيميائي للفوليرين تركيب الجرافيت، ولكن على عكس الجرافيت، فإنها قد تحتوي أيضًا على حلقات خماسية (أو مثمنة) تمنع الجزيء بأكمله من أن يكون مستو." - من ويكيبيديا].
عندما يضرب شعاع الضوء طبقة البوليمر داخل القطب الموصل، يتم إنشاء تيار كهربائي بسبب تكوين أزواج الإلكترون وثقوب الإلكترون التي تنفصل وتنتقل إلى الكاثود والأنود، على التوالي. هذه الشحنات المتحركة هي التيار الكهربائي (التيار الفوتوني) المتولد في الخلية والمخزن باستخدام القطبين الكهربائيين، على افتراض أن كل نوع من الشحنات يمكنه بسهولة عبور الواجهة بين طبقة البوليمر الفوليرين النشطة والقطب المقابل لنقل الشحنة. تحدي خطير جدا.
استخدم الباحثون عملية ترسيب بالليزر لتغليف الأنود بطبقة رقيقة للغاية (سمكها 5-10 نانومتر) وموحدة قدر الإمكان من أكسيد النيكل. تعتبر هذه المادة موصلًا ممتازًا لإنشاء ثقوب إلكترونية من الخلية المشععة، ولكن على نفس القدر من الأهمية، فهي أيضًا مانع فعال يمنع الإلكترونات "الشاردة" من الوصول إلى القطب الكهربائي الخطأ (الأنود)، مما يؤدي إلى إتلاف كفاءة تحويل الطاقة بشكل كبير من الخلية. وعلى النقيض من الأساليب السابقة للطلاء الأنودي، فإن طلاء أكسيد النيكل لفريق البحث المذكور أعلاه رخيص وموحد وغير قابل للتآكل. وفي حالة النموذج الأولي للخلية البلاستيكية، تمكن الفريق البحثي من زيادة الجهد الكهربائي للخلية بنسبة أربعين بالمائة وكفاءة التحويل من ثلاثة إلى أربعة بالمائة إلى 5.2-5.6 بالمائة. ويواصل الباحثون الآن تحسين طريقة الطلاء الخاصة بهم لزيادة كفاءة مرور الشحنات الكهربائية وإنشاء ثقوب الإلكترون.
تعليقات 8
ما هو الفرق بين "الجهد الكهربائي" و"كفاءة التحويل" لماذا يكون التحسن كبيرًا جدًا في الجهد وصغيرًا جدًا في الكفاءة؟
فكيف تقارن هذه النسب بالإعلانات التي تبلغ كفاءتها 20% فما فوق
http://www.news.com/Solar-cell-breaks-efficiency-record/2100-11395_3-6141527.html
؟
فكرة جميلة جداً، مع مرور الوقت سوف تصل مجمعات الطاقة الشمسية إلى مستوى جيد بما فيه الكفاية وغير مكلف للبدء في نشر مجمعات الطاقة الشمسية وأبراج الطاقة الشمسية وغيرها في مناطق واسعة.
في السنوات الأخيرة، كان هناك بالفعل انتعاش في هذا المجال بأكمله من الطاقات البديلة والخضراء.
ملاحظات تقنية للمؤلف: جهد جيد في ترجمة المفاهيم إلى العبرية، لكن الكلمات العبرية أقل قابلية للفهم من المصطلح الأجنبي. من الممكن أن يتم شرح جزء كبير من الشرح، مبدأ التشغيل، بشكل أفضل على الرسم التخطيطي (وهو أكثر قابلية للفهم بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بالمصطلحات التقنية) وشكرا على الرابط.
بالفعل دراسة مهمة ومثيرة للاهتمام، على حد علمي من الممكن الوصول إلى كفاءة حتى 25% في استغلال ضوء الشمس في الخلايا الكهروضوئية، لكنها باهظة الثمن (النوع الذي تستخدمه وكالة ناسا في الأقمار الصناعية)
ما هي كفاءة المجمعات المستخدمة اليوم لتوليد الكهرباء؟
أعلم أنها تُستخدم في العديد من الأماكن حول العالم، والدول الرائدة فيها هي ألمانيا واليابان.
عامي:
إن الأسئلة التي طرحتها تحظى في الواقع باهتمام جدي وعدم ظهور إجابتها في المقال لا يدل على عكس ذلك.
واليوم هناك استعدادات متزايدة لتسعير الانبعاثات الملوثة واستغلال الموارد القابلة للتلف، وسوف تقع هذه التكاليف بالفعل (وفي بعض الحالات تقع بالفعل) على عاتق هيئة التمويل.
وفي النهاية، لم تشاهد وصف جميع الطرق المستخدمة في الموضوع في مقال تحسين الخلايا الشمسية!
ومن المثير للاهتمام كيف يتم حساب الكفاءة مقابل النفط بالضبط. كيف يمكنك حساب تكلفة الاحتباس الحراري والسرطان والأمراض المختلفة، وكيف يمكنك حساب الأضرار التي لا يمكن إصلاحها تقريبًا مثل إنشاء نظائر طويلة العمر في المفاعلات النووية، وكيف يمكنك ربط (وقياس) كل الوقت الذي يمر والوقت الذي يمر فيه؟ هل تسقط الشمس على أسطح المنازل ولا يجمع منها حتى 0% لتوليد الكهرباء؟ كيف يمكنك تحديد مثل هذه الأمور لكي تقرر أن 3-4% لمثل هذه الخلية لا تزال غير فعالة بما فيه الكفاية؟
المشكلة هي أن هيئة التمويل، في النهاية، ستكون هيئة خاصة لا توجد لها أي نفقات تتعلق، مثلاً، بأمراض الإنسان نتيجة حرق الوقود. هناك شركة تعرف مقدار ما استثمرته وتسأل عن المبلغ الذي ستكسبه، ومن ثم فإن الميزانية العمومية غير كافية، ويُقال لنا، نحن عامة الناس في هذا الارتباط الاقتصادي العلمي، أن الخلية ببساطة ليست فعالة بما فيه الكفاية.
حسنًا،
تحياتي الخ الخ
انت تعرف من هو
وهناك أستاذ في الجنوب تمكن من تركيز أشعة الشمس على الأسطح الشمسية وزيادة الاستفادة منها 1000 مرة. وأتساءل ما الذي يحدث معها؟
كان هناك مقال عنها في الأخبار منذ نصف عام وأيضًا مقطع فيديو على موقع Walla Video.
وفي اليوم الذي تصل فيه كفاءتهم إلى 20%، ستتغير خريطة الطاقة العالمية