تعداد صفحات خورشیدی نصب شده بر روی پشت بام ها در حال افزایش می باشد . اما پس از چند دهه از توسعه اولیه این صفحات ، همچنان بازدهی آنها پایین ، سیلیکون مورد استفاده زیاد و هزینه تولید آنها بالا می باشد. محدودیت های اساسی در ساختار پنل های فتوولتائیک باعث شده است که این پنل ها فقط کسری از انرژی خرشیدی تابیده شده را جذب کنند .

اخیرا تیمی از دانشمندان MIT نوعی متفاوت از تجهیزات خورشیدی ساخته اند که  از تکنولوژی و مواد پیشرفته ای برای جذب مقادیر بیشتری از انرژی خورشید استفاده می کند. ترفند بکار رفته در این تکنولوژی این است که ابتدا نور خورشید را به حرارت تبدیل کرده و سپس آنرا دوباره به نور برگردانند ، نوری متمرکز در طیفی که صفحات خورشیدی استفاده می کنند . در حالیکه محققان زیادی در طول سالیان گذشته بر روی این نوع ترموفتوولتائیک کار کرده اند، ابداع MIT اولین سیستم ترموفتوولتائیک کاربردی بوده است که در مقایسه با نمونه فتوولتائکی مشابه خود دارای راندمان بالاتری می باشد.

سلول های خورشیدی سلیکونی استاندارد در اصل نور قابل رویت را از بنفش تا قرمز جذب می کنند. این بدین معناست که آنها در بهترین حالت نمی توانند بیشتر از ۳۲ درصد از انرژی موجود در نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند. تجهیز ابداعی MIT هنوز یک نمونه خام می باشد که فعلا در بازدهی ۶٫۸ درصد کار می کند اما با چندین مرحله ارتقا ، می تواند به راحتی تا دو برابر بازدهی صفحات خورشیدی موجود را بروز دهد.

قدم کلیدی در خلق این تجهیز در توسعه برخی تجهیزات به نام جاذب- منتشر کنده بوده است . این اساسا به مانند یک قیف در بالای سلول خورشیدی عمل می کند . لایه جذب کننده از نانوتیوب کربن سیاه جامد ساخته شده است که تمام انرژی موجود در نور خورشید را جذب می کند و بیشتر آن را به حرارت تبدیل می کند .

.نانوتیوب کربن سیاه بر روی لایه جاذب-منتشر کننده ، این لایه  جمع کننده انرژی در طول طیف خورشیدی و تبدیل کننده آن به حرارت می باشد

چنانچه حرارت به دمای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد  برسد ، لایه منتشر کننده مجاور انرژی آن را به صورت معکوس به صورت نور منتشر می کند ، حالا بیشتر این تابش به صورت باندی نازک که قابل جذب از طریق سلولهای فتوولتائیک می باشد تبدیل شده است . منتشر کننده از کریسال فتونی ساخته شده است ، استراکچری که می تواند در مقیاس نانو طراحی شده و طول موج هایی از نور ر که در آن جریان دارد را کنترل کند.

پیشرفت حیاتی دیگر افزودن یک فیلتر نوری بسیار تخصصی می باشد که نور تولید شده را در هنگام منعکس شدن فوتون های بدون استفاده به عقب منتقل می کند.  این فرایند ” چرخه فتون ” ، حرارت بیشتری تولید می کند که در نتیجه باعث تولید نور بیشتری که سلول می تواند جذب کند می شود ، در نهایت منجر به بهبود بازده سیستم می شود.

نور متمرکز شده از یک شبیه ساز خورشیدی در میان یک محفظه خلا تابیده می شود و پس از رسیدن به ترموفتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل می شود.

البته ایراداتی هم به محصول تیم تحقیق MIT وارد است . این ایرادات عمدتا مربوط به هزینه های نسبتا بالا تجهیزات می باشد. آن همچنین اکنون در یک محیط خلا کار می کند . البته شاخصه های اقتصادی آن با افزایش بازدهی قطعا بهبود پیدا خواهد کرد و محققان در حال تعیین حط مشی ای برای حصول این امر می باشند.

محققان همچنین در حال اکتشاف راه هایی هستند تا مزایای دیگری را برای بکار گیری ترموفتوولتائیک پیدا کنند. چون حرارت راحت تر از الکتریسیته ذخیره می شود ، این امر ممکن خواهد بود تا مقادیر تولید شده مازاد بوسیله این تجهیز را به صورت حرارتی ذخیره کنند و این حرارت ذخیره شده در مواقع نیاز به الکتریسیته تبدیل شود.  اگر محققان موفق به افزایش راندمان سیستم و ذخیره سازی حرارتی توامان شوند ، این سیستم قادر خواهد بود الکتریسیته خورشیدی ارزان ، پیوسته و پاک را عرضه کند.

 
دسته بندی ها : تازه های تکنولوژی

مجتبی رفیعی

مجتبی رفیعی

کارشناس ارشد مهندسی برق . مشاور و طراح نیروگاه های خورشیدی و بهینه سازی مصرف انرژِی

3 دیدگاه

محمد · ۱۸ فروردین ۱۳۹۷ در ۱۹:۵۴

موضوع حیلی جالبی بود . امیدوارم افزایش بازدهی پنل ها نهایتا منجر به کاهش قیمت انها منجر شود.

 

علیرضا محمدیان · ۱۸ فروردین ۱۳۹۷ در ۲۰:۴۷

قطعا با افزایش بازدهی به دلیل کوچگ تر شدن اندازه پنل ها و کاهش مواد مصرفی هزینه تمام شده پنل ها هم کاهش خواهد یافت . ضمن اینکه در این صورت برای نصب هر کیلووات سیستم فتوولتائیک فضای کمتری مورد نیاز خواهد بود.

 

حسن مشتاقی · ۲۹ اردیبهشت ۱۳۹۷ در ۱۴:۳۹

البته این تکنولوژی هنوز در مراحل تحقیقاتی هست و مشخص نیست چقدر طول بکشه تا تجاری بشه .

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *