الخلايا الشمسية التي ترى اللون الأحمر

أظهر باحثون في جامعة ستانفورد مجموعة من المواد التي يمكن أن تمكن الخلايا الشمسية من استخدام نطاق من الطيف الشمسي الذي يضيع بخلاف ذلك. المواد الموجودة على ظهر الخلايا الشمسية ستحول الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة - غير الصالحة للاستخدام من قبل الخلايا الشمسية اليوم - إلى ضوء ذي طول موجي أقصر يمكن للخلايا تحويله إلى طاقة. سيتعاون باحثو الجامعة مع مركز بوش للأبحاث والتكنولوجيا في بالو ألتو ، كاليفورنيا ، لإثبات وجود نظام في الخلايا الشمسية العاملة في السنوات الأربع المقبلة.

قابس الضوء: في عملية يمكن أن تجعل الخلايا الشمسية أكثر كفاءة ، يتم تحويل ضوء الليزر الأخضر إلى ضوء أزرق عن طريق محلول من الأصباغ والجسيمات النانوية المعدنية.

حتى أفضل خلايا السيليكون الشمسية اليوم لا يمكنها استخدام حوالي 30 في المائة من ضوء الشمس: وذلك لأن المواد النشطة في الخلايا الشمسية لا يمكنها التفاعل مع الفوتونات التي تكون طاقتها منخفضة للغاية. ولكن على الرغم من أن كل من هذه الفوتونات الفردية منخفضة الطاقة ، فإنها تمثل ككل كمية كبيرة من الطاقة الشمسية غير المستغلة التي يمكن أن تجعل الخلايا الشمسية أكثر تنافسية من حيث التكلفة.



تعتمد العملية ، التي تسمى التحويل الصاعد ، على أزواج من الأصباغ تمتص الفوتونات ذات الطول الموجي المعين وتعيد إصدارها كفوتونات ذات أطوال موجية أقل وأقصر. في هذه الحالة ، سيعمل باحثو Bosch و Stanford على أنظمة تقوم بتحويل الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء (معظمها غير صالح للاستخدام بواسطة الخلايا الشمسية اليوم). تعتقد قائدة مجموعة ستانفورد ، الأستاذة المساعدة جينيفر ديون ، أن المجموعة يمكنها تحسين كفاءة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء للخلايا الشمسية غير المتبلورة من السيليكون من 11 في المائة إلى 15 في المائة.

التفاح الذي لا بني

تقول إينا كوزينسكي ، كبيرة المهندسين في شركة Bosch ، إن مفهوم التحويل ليس جديدًا ، ولكن لم يتم إثباته مطلقًا في خلية شمسية عاملة. عادةً ما يتطلب التحويل إلى نوعين من الجزيئات لامتصاص فوتونات ذات طول موجي مرتفع نسبيًا ، ودمج طاقتها ، وإعادة بثها كفوتونات ذات طاقة أعلى وأطوال موجية منخفضة. ومع ذلك ، فإن فرص الجزيئات في مواجهة بعضها البعض في الوقت المناسب عندما تكون في حالة الطاقة المناسبة تكون منخفضة. تعمل ديون على تطوير جسيمات نانوية لإضافتها إلى هذه الأنظمة من أجل زيادة تلك الفرص. لإنشاء أنظمة تحويل أفضل ، تقوم ديون بتصميم جسيمات نانوية معدنية تعمل مثل هوائيات بصرية دقيقة ، وتوجه الضوء في أنظمة الصبغة هذه بطريقة تعرض الأصباغ لمزيد من الضوء في الوقت المناسب ، مما ينتج عنه مزيد من الضوء المحول ، ثم توجيه الضوء المزيد من هذا الضوء المحول خارج النظام في النهاية.

الرؤية النهائية ، كما يقول ديون ، هي خلق صلبة. يمكن وضع صفائح من هذه المادة في قاع الخلية ، مفصولة عن الخلية نفسها بطبقة عازلة كهربائيًا. سيتم امتصاص الفوتونات ذات الطول الموجي المنخفض التي تمر عبر الطبقة النشطة بواسطة طبقة المحول الصاعد ، ثم يعاد إرسالها مرة أخرى إلى الطبقة النشطة كضوء قابل للاستخدام ذي طول موجي أعلى.

يقول كوزينسكي إن هدف بوش هو إظهار تحويل الضوء الأحمر في الخلايا الشمسية العاملة في غضون ثلاث سنوات ، وتحويل ضوء الأشعة تحت الحمراء في أربع سنوات. وتقول إن احتساب الوقت اللازم للتوسع في التصنيع يمكن أن تكون التكنولوجيا في الخلايا الشمسية التجارية لبوش في غضون سبع إلى عشر سنوات.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به