بازیابی انرژی هدررفته؛ گامی نو در افزایش بازده پنلهای خورشیدی
دانشمندان با معرفی روشی نوین برای تقسیم انرژی فوتونهای پرانرژی، موفق شدهاند بخشی از انرژی که پیشتر در پنلهای خورشیدی هدر میرفت را بازیابی کنند. این دستاورد میتواند محدودیتهای سنتی در تبدیل نور به برق را شکسته و بازدهی سلولهای خورشیدی را به طور چشمگیری افزایش دهد.
به گزارش سیناپرس، دانشمندان با معرفی روشی نوین که انرژی فوتونهای پرانرژی را به دو حامل مفید تقسیم میکند موفق شدهاند بخشی از انرژی همواره هدررفته در پنلهای خورشیدی را بازیابی کنند.
پژوهشگران اعلام کردهاند روشی نوین برای افزایش بازده سلولهای خورشیدی یافتهاند؛ روشی که میتواند بخشی از انرژی همواره هدررفته در فرایند تبدیل نور خورشید به برق را بازیابی کند و محدودیتهای کلاسیک این فناوری را به چالش بکشد.
انرژی خورشیدی در نگاه نخست یکی از کارآمدترین و پاکترین منابع انرژی محسوب میشود. در این فناوری سلولهای فتوولتائیک (نیمهرساناهای ویژهای که نور را مستقیما به برق تبدیل میکنند) انرژی تابشی خورشید را به جریان الکتریکی قابل استفاده برای مصارف خانگی، صنعتی و شبکهای تبدیل میکنند. با وجود این مزایا یک محدودیت بنیادی همواره سد راه افزایش کارایی این سلولها بوده است: حتی در بهترین شرایط ممکن تنها حدود ۳۳ درصد از انرژی ورودی خورشید قابلیت تبدیل به برق دارد. در عمل نیز بازدهی اکثر پنلهای خورشیدی تجاری معمولا از ۲۰ تا ۲۵ درصد فراتر نمیرود. این سقف نظری که در سال ۱۹۶۱ توسط ویلیام شاکلی و هانسیواخیم کوییسر معرفی شد به محدودیت شاکلی–کوییسر شهرت دارد.
ریشه این محدودیت در اصول ترمودینامیک و ماهیت طیف نور خورشید نهفته است. نور خورشید مجموعهای از فوتونها با انرژیهای مختلف از فروسرخ تا فرابنفش است، اما سلولهای خورشیدی متداول تنها قادرند بخش نسبتا محدودی از این طیف را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. فوتونهای کمانرژیتر معمولا بدون واکنش از سلول عبور میکنند و فوتونهای پرانرژیتر نیز مازاد انرژی خود را بهصورت گرما از دست میدهند؛ گرمایی که بهطور کامل از دست میرود و بازده کل سامانه را کاهش میدهد.
گزارش جدید منتشرشده در فیوچریسم نشان میدهد تیمی از پژوهشگران با بهرهگیری از یک سازوکار نوآورانه موفق شدهاند بخشی از این اتلاف انرژی را کاهش دهند. در این روش نور پرانرژی بخش آبی طیف (ناحیهای که معمولا بهطور مؤثر به برق تبدیل نمیشود) به دو حامل انرژی مفید تقسیم میشود.
به نقل از برنا، این فرایند که نوعی تقسیم انرژی فوتون است اجازه میدهد یک فوتون ورودی با انرژی بالا بهجای تبدیلشدن به گرما به دو واحد انرژی قابل استفاده برای تولید برق تبدیل شود.
به بیان ساده پژوهشگران نشان دادهاند میتوان بازده تبدیل انرژی را از طریق استخراج انرژی بیشتر از فوتونهای پرانرژی افزایش داد؛ مفهومی که در صورت توسعه و تجاریسازی میتواند محدودیت شاکلی–کوییسر را از حالت یک سقف نظری غیرقابل عبور به چالشی فنی تبدیل کند. این پیشرفت اگرچه هنوز در مراحل پژوهشی قرار دارد اما کارشناسان آن را گامی مهم در مسیر ساخت نسل بعدی سلولهای خورشیدی با بازدهی بسیار بالاتر ارزیابی میکنند.
