تکنولوژی نانو، رنگ سبزی برای انرژی پاک و زیبا فراهم میکند.
مجله علمی ایلیاد - صفحات خورشیدی پتانسیل بالایی برای فراهمسازی انرژی تجدیدپذیر ارزان دارند؛ اما بسیاری از مردم صفحات سیاه و سفید را چندان چشمنواز نمیدانند. معماران، صاحبخانهها و برنامهریزان شهری ممکن است در صورت وجود امکان نصب صفحات خورشیدی سبزرنگِ هماهنگ با محیط، تمایل بیشتری به این تکنولوژی نشان دهند.
پژوهشی تازه که در مجلهی Applied Physics Letter منتشر شده است، ما را قدمی به دنیایی با صفحات خورشیدی رنگارنگ و کارآمد نزدیکتر میکند. محققان روشی را ابداع کردند که در آن صفحات خورشیدی امروزی را با نانوالگوهای سیلیکونی آغشته میکنند که رنگ سبز را بازتاب میدهند. این صفحات از بیشتر زوایا ظاهری سبز رنگ دارند؛ اما به دلیل وجود رنگ سبز، ۱۰ درصد کاهش انرژی در صفحات مشاهده میشود.
پژوهشگر موسسهی تحقیقاتی AMOLF و نویسندهی اصلی این مقاله، «ورنا ندر» اظهار داشت: «بعضی از مردم میگویند که چرا کارایی صفحات خورشیدی را پایین میآورید؟ اما ما میتوانیم صفحات خورشیدی زیباتر و بدون اتلاف انرژی زیاد داشته باشیم. با روش جدیدی که برای تغییر رنگ صفحات به کار گرفته شده، نه تنها استفاده از آن آسان بوده بلکه بهعنوان عنصر طراحی معماری، جذاب بوده وامکان گسترش موارد استفادهی آن وجود دارد.»
هدف اغلب تحقیقات انجام گرفته بر روی سلولهای خورشیدی، افزایش بهرهوری و کاهش هزینه آنها است. صفحات خورشیدی کنونی که در بازار به فروش میرسند، میتوانند ۲۲ درصد انرژی دریافتی از خورشید را به انرژی قابل مصرف تبدیل کنند. در حال حاضر صفحات خورشیدی رنگی در بازار وجود دارد، اما رنگ و پوشش انعکاسی استفاده شده در آنها، بهرهوری این صفحات را تا حد زیادی پایین میآورد.
ندر و همکاران او با روش حکاکی نرم، صفحات خورشیدی سبز و کارامدی تولید کردند که در این روش، همانند برچسبهای پلاستیکی، لایهای از نانوسیلندرهای سیلیکونی بر روی سطح سلول حک میشود. هر کدام از نانوسیلندرها تقریباً ۱۰۰ نانومتر عرض دارند و تشدید الکترومغناطیسی از خود نشان میدهند که نمایانگر طولموج مشخصی از نور است. شکل نانوسیلندرها مشخص میکند که چه طولموجی را بازتاب میکنند و میتوان شکل این نانوسیلندرها را بهمنظور تغییر رنگ سلول خورشیدی تنظیم کرد. حکاکی بر روی صفحات خورشیدی، کارایی آن را تا ۲ درصد کاهش میدهد.
سرپرست گروهی از دانشمندان در موسسهی AMOLF و از نویسندگان مقالهی این تحقیقات، «آلبرت پولمن» اظهار داشت: «این تکنولوژی از لحاظ تئوری به راحتی برای فرایند ساخت، مقیاسپذیر است. شما میتوانید از برچسب پلاستیکی به اندازهی صفحهی خورشیدی برای رنگآمیزی یکبارهی این صفحات خورشیدی استفاده کنید.»
برخلاف صفحات خورشیدی رنگی امروزی، نانوالگوها ظاهر ثابتی در زاویههای مختلف از خود نشان میدهند. ندر در اینباره اضافه کرد: «ساختاری که ما تولید کردیم چندان به زاویهای که شما با آن دارید حساس نیست؛ پس حتی اگر شما از زاویهی عریضی به آن نگاه کنید، باز هم آن را سبز خواهید دید.»
میتوان از این نانوالگوها در ساخت سلولهای خورشیدی چند لایه استفاده کرد که هر یک از این لایهها برای جذب انرژی طیف مشخصی از نور مناسب است. با این کار بهرهوری این صفحات به بیش از ۳۰ درصد افزایش مییابد. قدم بعدی طراحی برچسبهایی برای ساخت سلولهای قرمز و آبی است. هنگامی که دانشمندان بتوانند ساخت این سه رنگ اصلی را فرا بگیرند، میتوان دیگر رنگها از جمله رنگ سفید را ساخت. پولمن در اینباره گفت: «شما باید نانوذرات مختلفی را ادغام کنید و اگر این نانوذرات بیش از حد به یکدیگر نزدیک شوند، با یکدیگر واکنش داده و بر روی رنگ صفحه تاثیر میگذارند. دستیابی به رنگ سفید قدم بسیار بزرگی است.»
نوشته: Futurism
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد