ساخت پنل خورشیدی نانوسرامیکی با کارایی هزار برابر

به گزارش خبرگزاری مهر، استفاده از فتوولتائیک یکی از گزینه‌های بسیار جدی برای تامین انرژی است اما هنوز چالش‌هایی در مسیر این فناوری قرار دارد تا این فناوری بتواند عمومیت بیشتری پیدا کند. به تازگی یک ماده سرامیکی ساخته‌اند که می‌توان از آن برای تولید سلول‌های فتوولتائیک استفاده نمود.

به گفته محققان این پروژه در ETH Zurich استفاده از این سرامیک موجب می‌شود تا پنل‌ خورشیدی هزار برابر کارایی بالاتر نسبت به پنل‌های فتوولتائیک سیلیکونی فعلی داشته باشد. این سطح از افزایش کارایی می‌تواند بازار سلول‌های خورشیدی را متحول کند.

آنچه که مشخص شده این است که وجود نانوساختارها در این سرامیک موجب چنین عملکرد بالایی در آن شده است. این سرامیک به دلیل ضریب جذب بالای نور و همچنین رسانایی خوبی که دارد برای استفاده در پنل‌های خورشیدی مناسب است. رسانایی این سرامیک حتی بهتر از پرووسکیت و سیلیکون است.

لایه‌ای که نور را جذب می کند، از اکسید آلومینیوم و نانوذرات پروسکیت استفاده می‌کند زیرا این دو ویژگی‌های قابل توجه جذب نوری دارند. پرووسکیت‌ها در یک لایه اکسید آلومینیوم بسیار پایدار گنجانیده شده‌اند که به نوبه خود آن‌ها را از گرما، رطوبت و تأثیر مکانیکی محافظت می‌کند.

هنگامی که نور خورشید وارد سرامیک می‌شود، الکترون‌های موجود در نانوذرات پروسکیت برانگیخته می‌شوند و به سطح انرژی بالاتری می‌روند. این الکترون‌های برانگیخته پس از آن بسیار مؤثر جمع آوری می‌شوند، به کریستال‌های اکسید آلومینیوم منتقل شده که کانال‌های سرامیکی هستند و برای ایجاد جریان الکتریکی به سطح منتقل می‌شوند.

این ساختار و بافت خاص آن، سرامیک را قادر می‌سازد تا به طور مساوی انرژی حاصل از خورشید را در تمام سطح خود برساند و به دمای واکنش بحرانی بالا در ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد در کل ماده برسد. ثابت شده است که این نوع جدید از پنل خورشیدی ۱۰۰۰ برابر قوی‌تر از پنل‌های قدیمی سیلیکونی خورشیدی است. جالب اینجاست که این بدان معناست که از یک متر مربع سرامیک، به اندازه هزار متر مربع پنل خورشیدی معمولی می‌توان برق تولید کرد.

این سرامیک از ویژگی تقسیم مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن در زیر نور خورشید برخوردار است و منجر به تولید و همچنین ذخیره سوخت هیدروژن تمیز می‌شود.

محققان همچنین روشی برای استفاده از چاپ سه‌بعدی برای تولید سرامیک ایجاد کرده‌اند، این کار می‌تواند به انرژی خورشیدی ارزان‌تر و همه کاره‌تر برای استفاده در جاهای مختلف کمک کند.