دانشمندان، در دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی، در حال کار روی تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی ارزان می باشند. دانشمندان در حال کار با مواد جدیدی هستند که می توانند ابزارهای استفاده شده برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی را ارزان تر و کارامدتر کنند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، کیکوان کایو، استادیار دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی، عنوان کرد تولید دستگاه های فتوولتاییک آلی یا OPVs، کم هزینه تر از دستگاه های سنتی برای مهار انرژی الکتریکی می باشند. کایو و همکارانش همچنین در حال کار بر روی LED های آلی (OLED) می باشند. از این فن آوری جدید بعضی اوقات با نام «الکترونیک مولکولی» یا«الکترونیک آلی» یاد می شود. از این جهت الکترونیک آلی گفته می شود که به جای نیمه هادی های غیرآلی مانند سیلیکون، بر پلیمرها و مولکول هایی تکیه شده است که اساسشان را کربن تشکیل می دهد.

کایو گفت: "در حال حاضر کم هزینه تر کردن این فن آوری جدید، چالش پیش روی دستگاه های فتوولتاییک را تشکیل می دهد. بنابراین، هدف فعلی این است که برای دستگاه های فتوولتایک مقرون به صرفه، مواد جدید و ساختارهای بدیع و نو برای دستگاه ها پیدا کنیم." وی در ادامه بیان داشت: "زیبایی دستگاه های فتوولتاییک آلی و OLED ها، قیمت کم و انعطاف پذیری آن هاست. این دستگاه ها می توانند با روش های کم هزینه مشابه روش های نقاشی و چاپ تولید شوند." وی نتیجه گیری کرد: "سهولت تولید این مواد جدید، هزینه های تولید را پایین می آورد و انعطاف پذیری مکانیکی آن ها، کاربردهای وسیعی را به دنبال خواهد داشت."

فتوولتاییک های آلی و LED های آلی از لایه هایی از مواد مرکب آلی نیمه هادی ساخته شده اند که می توانند فوتون های انرژی خورشیدی را جذب کنند. یک پلیمر آلی یا یک ماده با زنجیره ی کربنی طولانی و انعطاف پذیر، به عنوان یک لایه استفاده می شود به طوری که مواد نیمه هادی با استفاده از روشی مشابه پرینترهای جوهرافشان بر روی این لایه قرار می گیرند.

کایو اظهار داشت: "پژوهشی که در دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی در حال انجام است، در حال حاضر بر روی مواد جدید با باندهای انرژی متفاوت متمرکز شده است. باند انرژی مشخص می کند که دستگاه فتوولتاییک تا چه اندازه می تواند انرژی خورشیدی را جذب کند و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل نماید." کایو توضیح داد که نور خورشید مرئی حدود 50 درصد از كل انرژی خورشیدی را تشکیل می دهد. یعنی نیمی از انرژی خورشیدی را انرژی مرئی و نیمی دیگر را انرژی نامرئی تشکیل می دهد.

وی بیان داشت: "ما در حال کار روی ساخت پلیمرهای جدید با باندهای انرژی متغیر هستیم. این باندهای انرژی شامل باندهای انرژی بالا، متوسط و پایین می باشد. پلیمرهای جدید قادر خواهند بود کل طیف نور خورشید را جذب کنند. با این کار، ما می توانیم مهار نور خورشید یا به عبارتی جذب نور خورشید را دو برابر کنیم."

دانشمندان دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی در نظر دارند با استفاده از پلیمرهایی با باندهای انرژی متفاوت، سلول های خورشیدی با پلیمرهای دارای چندین پیوندگاه تولید کنند. این دستگاه ها از چندین لایه ی پلیمر یا فولِرین (fullerene) استفاده می کنند و طوری تنظیم شده اند که نواحی طیفی گوناگونی از انرژی خورشیدی را جذب کنند. فوتون هایی که توسط اولین لایه جذب نشده اند، جذب لایه های بعدی می شوند. این دستگاه ها برای این که کل طیف انرژی خورشیدی را به بهترین صورت به برق تبدیل کنند، قادر هستند فوتون های فرابنفش و مرئی و مادون قرمز را مهار کنند. دانشمندان همچنین برای توسعه ی مواد و دستگاه های جدید برای نمایشگرهای تمام رنگی، در حال کار با OLED ها می باشند.

کایو گفت: "ما در حال توسعه ی این مواد جدید کارامد با خواص گسیل نور، و انتقال بار الکتریکی هستیم تا بازدهی گسیل نور نمایشگرهای تمام رنگی را بهبود دهیم." در حال حاضر فن آوری LED به طور عمده در نمایشگرهای عمومی (مانند تابلوهای روان) استفاده می شوند. ولی در آینده با ارزان تر و کارامدتر شدن LED ها، می توان از آن ها برای مثال در روشنایی منازل مسکونی استفاده کرد. کایو عنوان کرد که این فن آوری جدید نفوذ پرتوهای نور به دیوارها و سقف ها را آسان خواهد کرد. ولی به جای چراغ های برق، ابزارهای روشنایی آینده شبیه پوستر به نظر خواهند رسید.

بخشی از پروژه ی کایو و همکارانش، توسط دپارتمان مهندسی برق دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی، و بنیاد علوم ملی و مرکز پژوهشی EPSCoR (Experimental Program to Stimulate Competitive Research) پشتیبانی شده است. گفتنی است کایو یکی از حدود چهل نفر اعضای هیئت علمی دانشگاه ایالت داکوتای جنوبی است که برای تأسیس سیستم های PANS (Photo Active Nanoscale Systems) دور هم جمع شده اند.

هدف اولیه و اصلی گروه پژوهشی، توسعه ی فتوولتاییک ها یا دستگاه هایی است که نور خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می کنند.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |