پنل‌های خورشیدی مادون‌قرمز و منعطف

به گزارش برق نیوز، انرژی خورشیدی، علیرغم محبوبیت آن در دنیا، هنوز هم به عنوان یک منبع انرژی در حاشیه نگریسته می‌شود. هزینه بالا و راندمان پایین آن به همراه محدودیت عملکرد آن به روشنایی روز و تابش خورشید باعث شده است بشر نتواند آنطور که باید و شاید از این انرژی خدادادی بهره لازم را ببرد. اما امروزه به لطف فن آوری نانو (نانوتکنولوژی) که طی سالیان متمادی در حال پیشرفت و گسترش است، امید می‌رود تا محدودیت های استفاده از انرژی خورشیدی از میان برداشته شود.

اجازه دهید به سال ۲۰۰۵ میلادی بازگردیم! سالی که سرآغاز زمزمه‌هایی برای استفاده از پنل های خورشیدی در شب بود. فرض بر آن بود که بتوان با استفاده از انرژی خورشیدی با راندمانی بیشتر از ۴۰% برق تولید شود. در حال حاضر بیشتر سلول های خورشیدی راندمانی در حدود ۲۵% دارند. اما کلید حل این معما، بهره‌گیری از اشعه مادون قرمز بود.

بیش از نیمی از انرژی موجود در تابش های خورشیدی در نوار مادون قرمز نهفته است. همچنین زمانی که خورشید غروب می‌کند، اشعه مادون قرمز مجدداً به صورت گرما از سطح زمین ساتع می‌گردد. این بدان معنی است که سلول های خورشیدی حتی شب هنگام قادر به جذب انرژی و تولید برق خواهند بود. کمی بعد، در سال ۲۰۰۸ میلادی، استیون نواک، محقق سرشناس در آزمایشگاه ملی آیداهو، اعلام کرد که با استفاده از آنالیز مجدد ساختارهای نانو موجب توسعه پنل های خورشیدی منعطف (تاشو) شده است. این نانوآنتن ها که قطر آنها معادل یک بیست و پنجم تار مو می‌باشد قادراند اشعه مادون قرمز را با راندمان ۸۰% جذب کنند. به طور کلی، وظیفه نانوآنتن ها جذب انرژی ها با طول موج بسیار کم و به صورت کارآمد می‌باشد.

مهمترین مشکل در این بین، نحوه تبدیل انرژی جذب شده توسط نانوآنتن ها به الکتریسیته قابل استفاده بود. هنگامی که الکترونها از نانوآنتن ها به خارج جریان می‌یافتند، راهی برای تسخیر و استفاده از آنها وجود نداشت. در دسامبر سال ۲۰۱۰ میلادی، استیون نواک، خبر تکمیل پنل های خورشیدی مادون قرمز خود را اعلام کرد. سیستمی که قادر به جذب تشعشعات از زوایای مختلف بود و راندمانی در حدود ۴۶% داشت. این در حالی بود که سلولهای خورشیدی معمولی فقط در شرایطی خاص از تابش نور عملکرد مناسبی دارند. چنانچه زاویه پنل خورشیدی نسبت به اشعه تابیده شده از خورشید زاویه مناسبی نباشد، پنل نه تنها قادر به جذب انرژی از آن نیست بلکه به نوعی موجب بازتابش آن نیز خواهد شد.

 پنل های خورشیدی مادن قرمز قادر هستند بدون محدودیت در زاویه تابش خورشید به جذب انرژی و تولید برق مشغول باشند. همچنین، پاتریک پینهیرو، محقق اسبق آزمایشگاه ملی آیداهو و استاد دانشگاه میزوری، ادعا کرده است که پنل خورشیدی منعطفی دارد که قادر است ۹۰% تابشهای موجود را به خود جذب کند. به گفته وی این پنل خورشیدی منعطف، انرژی جذب شده را با استفاده از یک مدار فوق سریع الکتریکی به جریان قابل استفاده برق تبدیل می‌کند.

 وی قصد دارد تا ۵ سال آینده نمونه تجاری آنرا تولید کند. در صورت تجاری شدن این طرح، دیگر نیازی به هیچیک از مشوقهای کنونی برای سرمایه گذاری در بخش انرژی خورشیدی نخواهد بود. اگر چه، مدت زمان اعلام شده توسط این محقق (۵ سال) زمان زیادی برای رساندن یک طرح تحقیقاتی به مراحل تجاری است و با توجه به نیاز فوری زمین به استفاده از انرژی های پاک، لازم است تجدیدنظر جدی در آن صورت گیرد.


منبع: دانیار