ویروس ها در خدمت صفحات خورشیدی

 

 

 

امروزه استفاده از انرژی های پاك، بخصوص استفاده از نور خورشید بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به رشد جمعیت و كاهش منابع سوخت های فسیلی و همچنین روند روزافزون آلودگی های زیست محیطی كه ازنتایج مستقیم سوخت های فسیلی است، استفاده از انرژی های پاك مانند نور خورشید در حال افزایش است تا آنجا كه همه روزه شاهد فناوری هایی هستیم كه درصددند تا بر كارایی تجهیزات و تكنولوژی های به كار رفته در این زمینه بیفزایند و میزان بهره وری را بالا ببرند.

این روزها از باكتری ها و ویروس ها كه تا پیش از این فقط جنبه بیماریزایی آنها شناخته شده بود، در بسیاری از حوزه های علم و تكنولوژی استفاده می شود و این جانداران كوچك و تك سلولی در خدمت تولید فناوری های جدید قرار گرفته اند و همه روزه ابعاد وسیع تری از ویژگی ها و فواید این موجودات میكروسكوپی شناخته می شود كه در جای خود بسیار جالب است.

در این راستا بتازگی محققان روشی را ابداع كرده اند تا با استفاده از لایه نازكی از ویروس ها بر كارایی صفحات و سلول های خورشیدی بیفزایند و میزان ذخیره سازی و تولید انرژی را دراین سلول ها بالا ببرند.

به طور كلی یك سلول خورشیدی، انرژی خورشید را گرفته و ذخیره می كند و سپس این انرژی را به اشكال دیگر انرژی مثل نور و گرما و... تبدیل می كند. اما این سلول های خورشیدی هنوز به كارایی مورد نظر محققان نرسیده اند.

نور خورشید به نوعی برای سلول ها و صفحات خورشیدی مشكل زاست، زیرا سبب پراكنده شدن الكترون هایی می شوند كه مسوول مهاركردن نور و تولید انرژی هستند. این مشكل سبب شده است تا دانشمندان از نانولوله های كربن، برای افزایش كارایی سلول های خورشیدی بهره ببرند.

اما با گذشت زمان مشخص شد كه استفاده از نانولوله ها نیز با مشكلاتی مواجه است. اول آن كه درساخت نانولوله كربن از ۲ بخش متفاوت استفاده می شود.

یك نانولوله كربن تركیبی از یك بخش نیمه رساناست كه این نیمه رساناها گاهی جریان انرژی را عبور می دهند و گاهی هم عبور نمی دهند. بخش دیگر نانولوله ها استفاده از فلزات كاملا رسانایی است كه براحتی جریان انرژی را از خود عبور می دهند.

در تحقیقات اخیر مشخص شد تركیب این دو بخش در كنارهم در نانولوله ها اثرات متفاوتی دارند و سبب كاهش كارایی آنها می شوند.

قرارگرفتن این دو بخش كنار هم گاه مشكل زاست به طوری كه مثلا نانولوله های نیمه رسانا می توانند سبب بهبود عملكرد در صفحات شوند در حالی كه قسمت فلزی و رسانا در نانولوله ها اثر عكس دارد. مشكل دیگر این كه این دو بخش گرایش به دسته شدن و به هم چسبیدن دارند كه این امرنیز از كارایی آنها خواهد كاست. این دلایل سبب شد تا محققان روش هایی برای افزایش كارایی نانولوله ها پدید آورند تا این مشكلات را برطرف كنند. به دنبال تحقیقات فراوان آنها در نهایت موفق شدند از ویروس ها كمك بگیرند.

در این روش آنها از ویروسی به نام MI۳ استفاده كردند. این ویروس به نوعی سبب عفونی شدن باكتری ها می شود و همچنین قادر است ترتیب و نظم را در سطح نانولوله ها حفظ كند.

این ویروس می تواند ۲ بخش متفاوت را در نانولوله ها از هم جدا نگه دارد و از برخورد و تراكم آنها در كنار هم جلوگیری كند. در نهایت این ویروس با تأثیراتی كه بر نانولوله ها دارد، می تواند سبب افزایش كارایی سلول ها و صفحات خورشیدی شود. پژوهشگران در این آزمایش از یك سلول خورشیدی به نام Dye sensitized استفاده كردند؛ یك سلول خورشیدی ارزان قیمت و سبك وزن كه به جای سیلیكون در آن از لایه های فعال دی اكسید تیتانیوم برای ذخیره سازی انرژی خورشید استفاده می شود.

البته می توان از انواع دیگری از سلول های خورشیدی نیز بهره برد. محققان سپس درادامه ساختارهای ساخته شده از ویروس ها را به این صفحات اضافه كردند و توانستند میزان ذخیره سازی انرژی را از۸ به ۶/۱۰ درصد افزایش دهند. افزودن لایه های نازكی از ویروس ها به این سلول ها تأثیری در وزن این صفحات ندارد و تنها یك درصد به وزن این صفحات می افزاید.

الكترون ها در یك سلول خورشیدی طی اولین مرحله در ذخیره سازی و تولید انرژی از هم دور شده و فاصله می گیرند، سپس این الكترون ها باید توسط یك جمع كننده ،جمع و متمركز شوند. درست مانند زمانی كه در میان ۲ قطب یك باتری قرار می گیرند و تجمع می یابند. بعد از این مرحله الكترون ها دوباره از هم دور می شوند و به مرحله اول برمی گردند.

می توان گفت عملكرد تكنولوژی جدید و تأثیر ویروس ها بیشتر روی مرحله دوم متمركز است، زیرا سبب می شود الكترون ها بخوبی مسیر خود را یافته و متمركز شوند؛ در حقیقت مسیر مستقیم تری را برای جریان الكترون ها فراهم می كنند و از این طریق سبب افزایش كارایی و بهبود بهره وری در صفحات می شوند.

ویروس ها با تولید پروتئین هایی به نام پپتیدها می توانند از حركت اجزای نانولوله های كربن جلوگیری كنند و سبب می شوند آنها درجای خود بمانند و به هم برخورد نكنند و از هم جدا بمانند تا كارایی سلول خورشیدی پایین نیاید.

ویژگی دیگر ویروس ها در این روش آن است كه آنها پوششی از دی اكسیدتیتانیوم را برای اجزا و عناصر صفحات خورشیدی Dye sensitized ایجاد می كنند.

در واقع با ایجاد این پوشش در سطح سلول خورشیدی در كنار نانولوله ها اجزایی شبیه به سیم هایی برای حركت الكترون ها پدید می آورند. عملكرد دیگر این ویروس ها جانشینی سریع آنها به جای یكدیگر است.

در واقع آنها با تغییر اسیدیته محیط خود این قابلیت را دارند تا بسرعت جانشین هم شوند. این ویژگی نیز به بهبود كارایی این ویروس ها و سلول خورشیدی می افزاید.

علاوه بر این استفاده از این ویروس ها سبب حل شدن نانولوله ها در آب می شود. این ویژگی باعث می شود تا بتوان از نانولوله ها در فرآیندهای بر مبنای آب نیز بهره برد.

همچنین این ویروس ها سبب شده اند تا به كمك آنها محققان بتوانند ارتباط بهتری بین ذرات مختلف نانوكربن برقرار كنند. بهبود ارتباط میان ذرات نانو بسیار ضروری است، زیرا سبب می شود ویروس ها بتوانند بسرعت و به نحو موثرتری الكترون های سطح صفحات را جمع آوری و متمركز كنند.

در حال حاضر تكنولوژی صفحات خورشیدی براساس نانوتكنولوژی در بسیاری از كشورها بخصوص كشورهایی مانند ژاپن، كره و تایلند بسیار رو به گسترش و پیشرفت است و استفاده از ویروس ها در این روش ها می تواند به نحو چشمگیری بر بهبود كارایی این فناوری ها اثرگذار باشد.

البته قبلا محققان از این ویروس ها در شیوه هایی متفاوت برای افزایش عملكرد باتری ها و مواردی دیگر استفاده كرده اند، ولی این اولین بار است كه از ویروس ها درنانوتكنولوژی و سلول ها و صفحات خورشیدی استفاده می شود.

پژوهشگران امیدوارند بزودی بتوانند ازاین فناوری در دیگر سلول های خورشیدی و دیگر حوزه های فناوری بهره ببرند.....  /  گزارش : جام جم آنلاین

 

 

ویدیو مرتبط :
آشنایی با انرژی خورشیدی - صفحات خورشیدی

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

برنامه دبی: نصب صفحات خورشیدی بر پشت بام همه ساختمان ها تا سال2030

دولت دبی برنامه ای را اعلام کرده است که براساس آن سال 2030 میلادی، بر پشت بام همه ساختمان های این منطقه صفحات خورشیدی تولید انرژی نصب خواهد شد.

به گزارش عصرایران به نقل از رویترز، دولت دبی برنامه های خود را برای افزایش استفاده از انرژی های پاک در این منطقه اعلام کرد.

دولت دبی توضیح داد که میلیاردها دلار در زمینه تولید انرژی پاک هزینه خواهد کرد و قصد دارد با اجرای برنامه هایی تا سال 2030 میلادی بر روی پشت بام همه ساختمان های دبی، صفحات خورشیدی تولید انرژی نصب شود.

منطقه یا امارت دبی با جمعیت 2.4 میلیون نفری واقع در یکی از گرمترین مناطق جهان انرژی زیادی را صرف خنک کردن ساختمان های بزرگ و آسمان خراش ها و تهیه آب شیرین از طریق شیرین سازی آب دریا صرف می کند.

شیخ محمد حاکم دبی در بیانیه ای اعلام کرد که دولت دبی مالکان ساختمان ها را تشویق خواهد کرد صفحات خورشیدی را در بالای پشت بام ساختمان ها نصب کنند و این صفحات را به شبکه سازمان آب و برق دبی مرتبط کنند.

این اقدام در راستای طرحی با هدف نصب صفحات تولید انرژی از نور خورشید بر پشت بام همه ساختمان های دبی تا سال 2030 انجام می شود.

منطقه دبی به مرکزیت شهری به همین نام یکی از هفت منطقه فدرالی یا امارت تشکیل دهنده کشور امارات است. هر منطقه امارات دارای دولت منطقه ای است و علاوه بر این کشور امارات نیز دارای دولت ملی یا اتحادیه ای یا فدرال است. کشور امارات 9 میلیون نفر جمعیت دارد که 8 میلیون نفر آنها شهروندان خارجی و بقیه شهروندان اماراتی هستند.

منطقه دبی برخلاف منطقه ابوظبی نفت و گاز ندارد و به همین دلیل وارد کننده میعانات نفتی (نفت بسیار سبک) برای تولید برق است.

در همین راستا دولت دبی قصد دارد صندوقی به ارزش 100 میلیارد درهم ( 27 میلیارد دلار) برای ارائه وام های آسان به سرمایه گذاران در بخش انرژی های پاک ایجاد کند.

در بیانیه حاکم دبی به این نکته اشاره نشده است که این مبلغ پول از چه منبعی تهیه خواهد شد.

مقامات دبی همچنین برای سرمایه گذاری هایی به مبلغ 500 میلیون درهم در زمینه تحقیقات در زمینه های ادغام شبکه های هوشمند انرژی و بهره وری در مصرف انرژی برنامه ریزی می کند.

شیخ محمد اضافه کرد: دبی قصد دارد منطقه تجاری معاف از مالیات برای جذب شرکت های فعال در زمینه انرژی پاک از سراسر جهان ایجاد کند.

همچنین مجتمع انرژی خورشیدی در دبی ایجاد خواهد شد. این مجتمع برای تولید انرژی به میزان 800 مگاوات تا آوریل 2017 و 5000 مگاوات تا سال 2030 فعالیت خواهد کرد. این مقدار معادل تولید 25 درصد از کل انرژی مورد نیاز این منطقه در آن سال است.

هزینه سرمایه گذاری در این طرح حدود 50 میلیارد درهم برآورد شده است.

در بیانیه شیخ محمد اضافه شده است: دبی قصد دارد تا سال 2020 میلادی، 7 درصد از انرژی مورد استفاده خود را از منابع پاک تهیه کند. این رقم تا سال 2030 به 25 درصد و تا سال 2050 میلادی به رقم 75 درصد افزایش خواهد یافت.

منابع انرژی پاک شامل گاز طبیعی، ذغال پاک و انرژی هسته ای است.

امارات قصد دارد نخستین نیروگاه هسته ای خود را تا سال 2017 راه اندازی کند.

اخبار اجتماعی  -  عصر  ایران