آفتاب بی‌دریغ می‌تابد

نور آفتاب منبع انرژی بی نهایتی است که می تواند به راحتی به یکی از منابع تامین سوخت پاک تبدیل شود. به همین دلیل پژوهشگران دانشگاه داکوتای جنوبی امریکا در تلاش هستند با تولید برق ارزان قیمت از انرژی خورشیدی هر چه زودتر این منبع انرژی را جایگزین سایر منابع انرژی برای تامین برق مورد نیاز مردم منطقه داکوتای جنوبی کنند. پژوهش های این گروه روی استفاده از مواد جدیدی برای تبدیل انرژی خورشید به نیروی برق با هزینه اندک متمرکز شده است. پروفسور کویی کوان کیائو رئیس دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه داکوتای جنوبی درباره این طرح می گوید؛«فتوولتیک های طبیعی یا OPVs های جدید مورد استفاده در این طرح به مراتب کم هزینه تر و کاراتر از انواع قدیمی هستند و به راحتی و با حجم بالاتری انرژی خورشیدی را ذخیره می کنند. علاوه بر این در حال بررسی امکان استفاده از دیودهای فرستنده نوری طبیعی موسوم به OLEDs هستیم.
اکنون به دلیل استفاده از ساختارهای طبیعی در تهیه سلول های نوری جذب کننده انرژی خورشیدی طرح های این چنینی به نام طرح های «الکترونیکی طبیعی» یا «الکترونیک های مولکولی» معروف است. دلیل آن هم استفاده از پلیمرها با ساختار کربن یا سیلیکون های نیمه رسانا در طراحی سلول های نوری است.»
پروفسور کیائو درباره امکان استفاده از این ساختارهای طبیعی جذب انرژی خورشیدی اضافه می کند؛«جدا از دغدغه طراحی طرح های جدید و کارآمد مساله کاهش هزینه ها نگرانی دیگری است که تلاش کرده ایم در این طرح جدید به آن توجه ویژه یی داشته باشیم. به همین دلیل هم از مواد سالم تر اما کم هزینه تر استفاده کرده ایم.»
به عقیده پروفسور کیائو زیبایی و البته ویژگی طرح استفاده از فتوولتیک های طبیعی، هزینه پایین و قدرت انعطاف پذیری آنها است. ساختار این مجموعه براساس استفاده از سازه های کم هزینه، اما باکیفیت و فرآیندهای ساده شیمیایی برای ساخت مواد اولیه آن است.
در واقع یکی از دلایل اصلی ارزان بودن استفاده از این فناوری جدید انعطا ف پذیری مواد اولیه آن در ساخت و بعد از آن مراحل بهره برداری از آن است.
LED های طبیعی از فیلم های طبیعی نیمه رسانا و البته نازک که قابلیت جذب فوتون های انرژی خورشید را دارند، ساخته شده اند. به طور طبیعی پلیمرهای ارگانیک(طبیعی) یا زنجیره های بلند قابل انعطاف با ساختار کربنی، ماده اصلی مورد استفاده در ساخت مواد نیمه رسانا برای استفاده در دستگاه هایی مثل بخش تزریق جوهر پرینترهای لیزری هستند.
پروفسور کیائو، درباره ساختار مواد اولیه مورد استفاده در طرح می گوید؛«فاصله باندهای ساختارهای ارگانیک نشان دهنده توان جذب انرژی خورشیدی توسط آنها و تبدیل آنها به نیروی برق است.»
کیائو در ادامه توضیح می دهد؛نور مرئی خورشید تنها ۵۰ درصد از کل انرژی خورشیدی را دارا است و این یعنی اینکه بخش عمده یی از انرژی خورشید در طیف نورهای نامرئی آن نهفته است. به همین دلیل ما در حال طراحی ساختارهایی با فاصله یا پهنای باندهای متفاوت شامل بلند، متوسط و کوتاه هستیم تا بتوانیم انرژی خورشید در طیف های مختلف نوری را دریافت کنیم. به این ترتیب سلول های نوری ما می توانند تا چندین برابر سلول های نوری حال حاضر، انرژی خورشید را جذب کنند. این ساختارها با تنوع فاصله باندها، همان پلیمرهای چند انشعابی سلول های نوری یا فتوولتیک ها نام دارند.
● شناسایی ساختارها
در این طرح از ساختارهای چندلایه شامل فیلم های پلیمری - نوری که قابلیت جذب انرژی خورشیدی در طیف های مختلف نوری را دارد، استفاده می شود. به این ترتیب، فتون هایی که در لایه های اول جذب نمی شود به تدریج توسط لایه های دیگر جذب می شود. این ساختار جدید قابلیت جذب انرژی خورشید از طیف نوری ماوراءبنفش تا نور مرئی را دارا است و به این ترتیب از یک طیف کامل نور، برای تبدیل انرژی خورشیدی به نیروی الکتریسیته استفاده می شود. علاوه بر اینکه از «دیودهای منتشرکننده نور» برای تمرکز روی افزایش توان ساختارهای جدید مورد استفاده و تفکیک و مشخص کردن نور کامل استفاده می شود. به این ترتیب با استفاده از مجموعه این ساختارهای جدید، انرژی کلیه طیف های نور خورشید، قابل شناسایی و جذب خواهد بود.
به گفته متولیان طرح، این طرح پس از بهره برداری ابتدا در بخش های ویژه و در آینده یی نزدیک با کاهش بیشتر هزینه ها برای مصارف معمولی تر مانند مصارف خانگی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. برای کاهش هزینه ها اکنون دانشگاه داکوتای جنوبی با صندوق بین المللی علوم و مرکز تحقیقات و برنامه ریزی تجربی امریکا همکاری می کند.
به عقیده پژوهشگران این طرح، کاهش هزینه برق مصرفی از این طریق به طراحان نیز اجازه می دهد تا با استفاده از بازی رنگ و نور، تمام طول شبانه روز، ساختمان ها و مراکز تفریحی را به زیباترین شکل ممکن طراحی کنند.

ترجمه؛ مهتاب خسروشاهی
www.sciencedaily.com

منبع : روزنامه اعتماد