سلول خورشیدی که از باران انرژی می‌گیرد

سلول خورشیدی که حتی در هوای بارانی نیز به جذب انرژی خورشید ادامه می دهند، وابستگی به هوای همیشه آفتابی را از بین می برد.

وبسایت techera.ir - زهرا جانعلیزاده: سلول خورشیدی که حتی در هوای بارانی نیز به جذب انرژی خورشید ادامه می دهند، وابستگی به هوای همیشه آفتابی را از بین می برد.

به طور معمول باران و هوای بارانی بزرگترین معضل سلول های خورشیدی هستند؛ اما تیمی از دانشمندان چینی توانستند این مشکل بزرگ را به یک منفعت تبدیل کنند. این دانشمندان با ساخت نوعی سلول خورشیدی که به لایه ای از گرافین (به ضخامت یک اتم) مجهز شده، توانستند انرژی را از قطره های باران دریافت کنند؛ این روند در ابری ترین روزهای سال نیز سودمند خواهد بود.

در این فرآیند، آب به گرافین می چسبد و به نوعی، یک خازن طبیعی را ایجاد می کند. تفاوت انرژی شدید میان الکترون های گرافین و یون های آب، باعث ایجاد الکتریسیته می شود.

تنها ایراد کار در این است که این تکنولوژی چندان کارآمد نیست؛ چرا که تنها می تواند ۶.۵ درصد از انرژی دریافت شده را تبدیل کند. این مقدار در مقایسه با بهترین پانل های خورشیدی که قابلیت تبدیل ۲۲ درصد از انرژی را دارند، بسیار ناچیز است. اگر دانشمندان بتوانند کیفیت عملکرد گرافینی که سلول خورشیدی را می پوشاند، تقویت کنند، به راه حلی رویایی دست یافته اند. بدین ترتیب، برای کاهش وابستگی به انرژی های تبدیل شدنی، لازم نیست که همیشه در مناطق آفتابی زندگی کنیم.

سلول‌های خورشیدی که از باران هم برق تولید می‌کند / فناوری جدید چینی‌ها

تحقیقات زیادی تاکنون به نمایش پتانسیل گرافن برای ارتقای بهره‌وری سلول‌های خورشیدی پرداخته‌اند. اکنون محققان چینی از ویژگیهای قابل توجه این ماده برای تولید یک طراحی سلول خورشیدی برای همه شرایط آب‌وهوایی استفاده کرده‌اند که می‌تواند در شرایط بارانی نیز برق تولید کند.

رسانایی یکی از ویژگی‌های جالب گرافن است که به الکترون‌ها اجازه می‌دهد آزادانه در سطح آن جریان یابند. زمانی که این ماده در یک محلول آبدار قرار می‌گیرد، می‌تواند یک جفت یون دارای بار مثبت را با یک جفت الکترون دارای بار منفی طی واکنش اسید و باز لوئیس پیوند بزند. این ویژگی برای حذف یون‌های سرب و رنگهای ارگانیک از محلول‌ها مورد استفاده قرار گرفته و محققان چینی از آن برای تولید سلول‌های خورشیدی الهام گرفتند که در همه شرایط کار می‌کند.

قطرات باران از آب خالص تشکیل نشده، بلکه حاوی نمک‌های مختلفی است که به یون‌های دارای بار منفی و مثبت تجزیه می‌شوند. زمانی که آب با گرافن تماس پیدا می‌کند، یون‌های مثبت با الکترون‌های موجود در سطح گرافن جفت می‌شوند. در این نقطه تماسی بین آب و گرافن یک لایه دوتایی از الکترون‌ها و یونهای دارای بار مثبت شکل می‌گیرد و یک شبه‌خازن ایجاد می‌شود. تفاوت در پتانسیل بین دو لایه بقدری زیاد است که ولتاژ و جریان ایجاد می‌کند.

آزمایشات با استفاده از قطره باران شبیه‌سازی شده در آزمایشگاه این نظریه را تائید کرد. یک سلول خورشیدی پیش‌ساخت حساس شده به رنگ که یک فیلم نازک گرافن به آن اعمال شده بود، با آب باران شبیه‌سازی شده نسبتا شور آزمایش شد. این سلول توانست صدها میکروولت برق تولید کند و به بهره‌وری 6.5 درصدی تبدیل نیروی خورشید به برق دست یابد. محققان بر این باور هستند که با اصلاحات بیشتر، این فرآیند می‌تواند به اندازه کافی برای تولید سلول‌های خورشید برای همه شرایط آب‌وهوایی کارآمد شود.

این تحقیق در مجله Angewandte Chemie International Edition منتشر شده است.

اخبار علمی - ایسنا