جنرال لواء

يمكن لهذه الخلية الشمسية الجديدة أن تسخر تقريبًا كل الطاقة في الطيف الشمسي


نموذج أولي جديد للخلايا الشمسية ، طوره علماء من جامعة جورج واشنطن ، قادر على تحويل أقل من نصف الطاقة المتاحة من ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تقوم التكنولوجيا الجديدة بذلك عن طريق استخدام مجموعة معينة من المواد المُجمَّعة في هيكل مكدس ، مما يسمح للخلية الشمسية بتسخير كل الطاقة تقريبًا في الطيف الشمسي.

[مصدر الصورة: جامعة جورج واشنطن]

كيف بالضبط تعمل هذه الخلية الشمسية؟

يستخدم هذا النموذج الأولي الجديد للخلايا الشمسية الألواح الكهروضوئية المكثفة (CPV). تم تجهيز الألواح بعدسات تركز ضوء الشمس على الخلايا ذات الأبعاد الدقيقة التي تقل عن مليمتر مربع واحد. من خلال تصميم اللوحة بمثل هذا النطاق الصغير ، يمكن تطوير مواد خلايا شمسية جديدة ومتنوعة.

ما يميز هذا النموذج الأولي للخلايا الشمسية من تصميمات الألواح الشمسية السابقة هو استخدام مادة معينة والطريقة التي يتم بها تجميع النظام بأكمله. تتكون الخلية الشمسية من مجموعة من المواد التي تعتمد على ركائز أنتيمونيد الغاليوم (GaSb) التي توجد بشكل أكثر شيوعًا في أجهزة الليزر بالأشعة تحت الحمراء وأجهزة الكشف الضوئي. يتم تصنيع الخلايا الشمسية GaSb في هيكل مكدس ويتم دمجها مع خلايا شمسية عالية الكفاءة مصنوعة من ركائز تقليدية قادرة على التقاط فوتونات شمسية ذات أطوال موجية أقصر. علاوة على ذلك ، من خلال تجميع الخلايا الشمسية باستخدام الطريقة المكدسة ، تمكن العلماء أيضًا من استغلال تقنية تسمى نقل الطباعة. تسمح هذه التقنية ببنية خلية ثلاثية الأبعاد دقيقة الحجم تتمتع بدرجة عالية من الدقة ، مما يسمح للجهاز بالتقاط كل الطاقة تقريبًا في الطيف الشمسي

[مصدر الصورة: جامعة جورج واشنطن]

كيف تقارن مع الألواح الشمسية التقليدية؟

يمكن لكل طبقة من النموذج الأولي للخلايا الشمسية المكدسة أن تمتص الطاقة الشمسية بمجموعة محددة من الأطوال الموجية. هذه العملية لامتصاص ضوء الشمس بطريقة ترشيح تؤدي إلى تسخير وتحويل44.5% من الطاقة الشمسية المتاحة إلى كهرباء. في حين أن الخلايا الشمسية التقليدية قادرة فقط على تحويل ربع الطاقة المتاحة إلى طاقة كهربائية. يشرح ماثيو لومب ، عالم الأبحاث في الجامعة والمؤلف الرئيسي للدراسة ، ميزة إنشاء خلية شمسية باستخدام تقنية نقل الطباعة.

"يقع حوالي 99 بالمائة من الطاقة الموجودة في ضوء الشمس المباشر الذي يصل إلى سطح الأرض بين أطوال موجية تتراوح بين 250 نانومتر و 2500 نانومتر ، لكن المواد التقليدية للخلايا الشمسية متعددة الوصلات عالية الكفاءة لا يمكنها التقاط هذا النطاق الطيفي بأكمله. جهازنا الجديد قادر لفتح الطاقة المخزنة في الفوتونات ذات الطول الموجي الطويل ، والتي تُفقد في الخلايا الشمسية التقليدية ، وبالتالي توفر مسارًا لتحقيق الخلية الشمسية متعددة الوصلات النهائية ".

إن إنشاء خلية شمسية بمثل هذا الهيكل المعقد له ثمن باهظ. تعد الخلية القائمة على GaSb أغلى بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية بالطبع. لكن الباحثين يعتقدون أنه من المهم إظهار قدرة الكفاءة المثلى لمواد الطاقة المتجددة هذه. إنهم يتطلعون إلى تطوير الشكل الحالي للخلية الشمسية باستخدام مواد منخفضة التكلفة مع مستويات تركيز عالية جدًا من الطاقة الشمسية وتكنولوجيا يمكنها إعادة تدوير النمو المكلف للركائز. بهذه الطريقة ، يمكن للباحثين تسويق منتج مشابه للجماهير.

عبرجامعة جورج واشنطن

راجع أيضًا: محطة الطاقة الشمسية على شكل الباندا دخلت للتو عبر الإنترنت في الصين


شاهد الفيديو: علاج مشكلة ضعف الالواح الشمسية بسبب تاثير الحرارة (ديسمبر 2021).