اتاق خبر: سلول خورشیدی نازکی که می‌تواند هر سطحی را به منبع انرژی تبدیل کند

مهندسان MIT سلول‌های خورشیدی پارچه ای فوق سبک ساخته‌اند که می توانند به سرعت و به راحتی هر سطحی را به منبع انرژی تبدیل کنند.

ویژگی این سلول‌های نازک چیست؟

این سلول‌های خورشیدی بادوام و انعطاف‌پذیر، که بسیار نازک‌تر از موی انسان هستند، به پارچه‌ای محکم و سبک چسبانده شده‌اند که نصب آن‌ها را بر روی یک سطح ثابت آسان می‌کند. آن‌ها می توانند به سرعت در مکان‌های دورافتاده برای کمک در مواقع اضطراری استفاده شوند.

 این سلول‌های خورشیدی، یک صدم وزن پنل‌های خورشیدی معمولی را دارا هستند، ۱۸ برابر بیشتر در هر کیلوگرم انرژی تولید می‌کنند و از جوهرهای نیمه‌هادی با استفاده از فرآیندهای چاپ ساخته می‌شوند که می‌توانند در آینده به تولیدکننده انرژی در مناطق بزرگ تبدیل شوند.

سلول‌های نازک چه مصارفی دارند؟

از آنجایی که آن‌ها بسیار نازک و سبک هستند، این سلول‌های خورشیدی را می‌توان بر روی سطوح مختلف لمینت کرد.

به عنوان مثال، می‌توان آن‌ها را روی بادبان‌های یک قایق ادغام کرد تا نیرویی را در دریا تامین کند، روی چادرها و برزنت‌هایی که در عملیات بازیابی بلایای طبیعی مستقر می‌شوند بچسبند، یا بر روی بال‌های هواپیماهای بدون سرنشین برای افزایش برد پروازی آن‌ها اعمال شوند. این فناوری خورشیدی سبک وزن را می‌توان به راحتی در محیط‌های ساخته شده با حداقل نیاز به نصب ادغام کرد.

تفاوت این سلول‌ها با سلول‌های خورشیدی سنتی در چیست؟

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی سنتی شکننده هستند، بنابراین باید در شیشه محصور شوند و در قاب آلومینیومی سنگین و ضخیم بسته‌بندی شوند، که مکان و روش استقرار و نصب آن‌ها را محدود می‌کند.

سلول‌های بسیار سبک پیشین اما پر دردسر!

شش سال پیش، تیم آزمایشگاه ONE سلول‌های خورشیدی را با استفاده از یک کلاس نوظهور از مواد لایه نازک تولید کردند که آنقدر سبک بودند که قادر به نصب بر روی حباب صابون بودند. اما این سلول‌های خورشیدی فوق نازک با استفاده از فرآیندهای پیچیده و مبتنی بر خلا ساخته شده‌‌اند، که می تواند گران و چالش برانگیز باشد.

در این کار، آن‌ها با استفاده از مواد مبتنی بر جوهر و تکنیک‌های ساخت مقیاس‌پذیر، سلول‌های خورشیدی لایه نازک را که کاملا قابل چاپ هستند، توسعه دادند.

سلول‌های نانو موادی جدید چه ساختاری دارند؟

برای تولید سلول‌های خورشیدی از نانومواد استفاده می‌کنند که به شکل جوهر الکترونیکی قابل چاپ هستند. آن‌ها با کار در اتاق MIT nano ، ساختار سلول خورشیدی را با استفاده از روکش شکافی می‌پوشانند، که لایه‌هایی از مواد الکترونیکی را روی یک بستر آماده و قابل رهاسازی که تنها ۳ میکرون ضخامت دارد، رسوب می‌دهد.

با استفاده از چاپ روی صفحه (تکنیکی مشابه نحوه اضافه شدن طرح‌ها به تی‌شرت‌های ابریشمی)، یک الکترود بر روی ساختار قرار می‌گیرد تا ماژول خورشیدی تکمیل شود. سپس محققان می‌توانند ماژول چاپ شده را که ضخامت آن حدود ۱۵ میکرون است، از روی بستر پلاستیکی جدا کنند و یک دستگاه خورشیدی فوق سبک را تشکیل دهند.

آن‌ها یک ماده ایده‌آل که یک پارچه کامپوزیتی که تنها ۱۳ گرم در هر متر مربع وزن دارد پیدا کرده، که با نام تجاری Dyneema شناخته می‌شود. این پارچه از الیافی ساخته شده است که به قدری مستحکم هستند که به عنوان طناب برای بلند کردن کشتی تفریحی غرق شده Costa Concordia از کف دریای مدیترانه استفاده شده است.

با افزودن یک لایه چسب قابل درمان با اشعه ماورا بنفش که تنها چند میکرون ضخامت دارد، ماژول‌های خورشیدی را به ورق‌های این پارچه می‌چسبانند. این، ساختار خورشیدی فوق سبک و مکانیکی قوی‌ای را تشکیل می‌دهد.