انقلابی در تولید انرژی خورشیدی با فناوری جدید آلمانی

از آنجایی که دولت‌ها در سرتاسر جهان تلاش می‌کنند تا به انرژی سبز روی آورند، شرکت‌ها نیز سرمایه‌گذاری زیادی در تحقیق و توسعه برای بهبود تولید انرژی‌های تجدیدپذیر انجام می‌دهند. این تلاش ها شامل ساخت پنل های خورشیدی قدرتمندتر و توربین های بادی بزرگتر است. اکنون، یک تیم آلمانی بر این باورند که فناوری جدیدی برای برداشت نور خورشید یافته اند که می تواند تولید انرژی خورشیدی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

آیا فناوری جدید انرژی خورشیدی را متحول خواهد کرد؟

پنل‌های خورشیدی معمولی از سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون استفاده می‌کنند که نور را در سراسر طیف مرئی جذب می‌کنند، اما به میزان ضعیفی. این سلول‌ها باید چندین میکرومتر ضخامت داشته باشند تا فوتون‌های کافی برای تولید الکتریسیته را جذب کنند که باعث سنگینی و گرانی آنها می‌شود.

در مقابل، سلول‌های خورشیدی لایه نازک متشکل از رنگ‌های آلی ارزان‌تر و سبک‌تر هستند و تنها ۱۰۰ نانومتر ضخامت دارند، اما تنها قادر به جذب بخش کوچکی از طیف خورشیدی هستند. دانشمندان سال‌هاست که به دنبال راه‌حلی برای کارآمدتر کردن پنل‌های خورشیدی و کاهش وزن و هزینه بودند.

کشف جدید دانشگاه وورزبورگ

به گزارش oilprice، دانشمندان دانشگاه وورزبورگ آلمان بر این باورند که ساختاری را کشف کرده اند که می تواند تولید انرژی خورشیدی را تا حد زیادی افزایش دهد. این تیم از یک سیستم URPB (فرابنفش، قرمز، بنفش و آبی) استفاده کردند که بر پایه شاخک های فتوسنتزی در گیاهان و باکتری ها است. این سیستم از چهار رنگ مختلف استفاده می کند که در یک پیکربندی دقیق روی هم قرار گرفته اند و به آنها اجازه می دهد نور را در طول موج های مختلف جذب کنند.

در طول مرحله آزمایش، تیم تحقیقاتی توانست ۳۸ درصد از نور ورودی را به انرژی مفید تبدیل کند، در حالی که هر یک از چهار رنگ به تنهایی بین یک تا سه درصد کارآمد بودند. پروفسور فرانک ورتنر توضیح داد: سیستم ما ساختار نواری مشابه ساختار نیمه هادی های معدنی دارد. این بدان معنی است که نور را به صورت پانکروماتیک در تمام محدوده مرئی جذب می کند و از ضریب جذب بالای رنگ های آلی بهره می برد. در نتیجه می تواند مقدار زیادی انرژی نور را در یک لایه نسبتا نازک جذب کند.

چالش های پیش روی این فناوری

چالش بعدی افزایش این فناوری برای استفاده تجاری است. در حالی که این فناوری در محیط آزمایشگاهی موفقیت آمیز بوده است، استفاده از آن در یک محیط واقعی ممکن است چالش های بزرگتری ایجاد کند.

قیمت هر وات پنل خورشیدی کمتر از ۵۰ سنت است

این تنها آخرین فناوری است که در سراسر جهان با هدف افزایش تولید انرژی خورشیدی آزمایش می شود. با انگیزه سطوح بالاتر بودجه عمومی و مشوق‌های مالی، مانند معافیت‌های مالیاتی، و نیاز به افزایش ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر جهان برای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، شرکت‌ها در سراسر جهان سرمایه‌گذاری زیادی در تحقیق و توسعه در بخش انرژی خورشیدی انجام می‌دهند.

تولید انرژی خورشیدی در دهه گذشته جهشی داشته است. راندمان پنل های خورشیدی از حدود ۱۷ درصد به بین ۲۲ تا ۲۹ درصد در دهه گذشته افزایش یافته است و هزینه های تولید نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته است و قیمت هر وات پنل خورشیدی از حدود ۵ دلار در سال ۲۰۰۰ به کمتر از ۵۰ سنت کاهش یافته است. امروز. .

طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی های تجدیدپذیر (ایرنا)، فتوولتائیک خورشیدی (PV) سریع ترین منبع انرژی در حال رشد در سطح جهان است که از سال ۲۰۱۰ حدود ۲۶ برابر شده است. ظرفیت نصب شده جهانی PV خورشیدی در پایان سال ۲۰۲۲ به ۱۰۴۷ گیگاوات رسیده است.

نوآوری های بیشتر در سلول های خورشیدی

محققان ترکی همچنین به تازگی پتانسیل ساختار سلول خورشیدی فتوولتائیک نیمکره ای را نشان داده اند که می تواند تا ۶۶ درصد بیشتر از صفحات تخت معمولی نور خورشید را جذب کند.

این تیم اکنون به دنبال تولید یک نمونه اولیه برای آزمایش این فناوری است که در شبیه سازی های کامپیوتری امیدوارکننده به نظر می رسد.

همچنین سلول های خورشیدی پروسکایت (PSC) با عملکرد بالا و هزینه تولید پایین توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. بهبودهای قابل توجهی در کارایی PSCها در سالهای اخیر با بهبودهای قابل توجهی در کارایی مشاهده شده است که از حدود ۳% در سال ۲۰۰۹ به بیش از ۲۵% رسیده است. این امر وزارت انرژی ایالات متحده (DoE) و سایر موسسات دولتی و خصوصی در سراسر جهان را تشویق کرده است تا در بهبود فناوری PSC سرمایه گذاری زیادی کنند.

تا به امروز، بیشتر آزمایشات PSC در محیط آزمایشگاهی انجام شده است. با این حال، یک تیم بین المللی از محققان در ایالات متحده به رهبری دانشگاه کارولینای شمالی، آزمایش ها را به خارج از کشور منتقل می کنند. مرکز فناوری تجاری سازی پروسکایت آمریکا موفق شد به مدت ۲۹ هفته از این فناوری در خارج از کشور استفاده کند و به بازده عملیاتی بیش از ۱۶ درصد دست یابد.

فناوری‌های جدید می‌توانند تولید انرژی خورشیدی را متحول کنند و به اهداف آب و هوای جهانی به واقعیت نزدیک‌تر شوند. با وجود چالش ها، پیشرفت مستمر در این زمینه نشان می دهد که آینده انرژی خورشیدی روشن است و شرکت ها و دولت ها باید با همکاری یکدیگر این فناوری ها را به بهره برداری تجاری برسانند.