افزایش بهره‌وری سلول‌های خورشیدی با جلبک

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، با وجود تمام دستاوردهای فناورانه بشری همچنان طبیعت می‌تواند بشر را شگفت‌زده کرده و در فناوری و کارایی گوی سبقت را از بشر برباید.

این اتفاق در تحقیقات محققان دانشگاه "ییل"(Yale) آمریکا رخ داده است و محققان با استفاده از موجودات فسیلی موجود در جلبک‌ها و دستکاری آنها موفق شدند با افزایش میزان جذب نور در سلول‌های خورشیدی آلی کارایی آنها را تا حد قابل توجهی بهبود ببخشند.

دیاتوم‌ها نوعی از فیتوپلانکتون‌ها هستند که به آنها جواهر دریا نیز گفته می‌شود زیرا پوسته خارجی بدن آن از جنس سیلیس شیشه‌ای است که سبب درخشان شدن آنها در نور آفتاب می‌شود.

با توجه به تعداد بسیار زیاد این موجودات در اقیانوس‌ها و آب‌های شیرین سراسر دنیا، می‌توان از آنها به عنوان بهترین منابع بهبود فوتوولتائیک‌ها نام برد.

"لیندسی مک‌میلان"( Lyndey McMillon) محقق ارشد این تحقیق در رابطه با این جانوران جالب گفت: واقعا شگفت‌انگیز است که این چیزها در طبیعت وجود دارد. با استفاده از آنها می‌توان نور را به دام انداخت و با قرار دادن آنها در سلول‌های خورشیدی، راندمان آنها را تا حد زیادی افزایش داد.

سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک دارای یک لایه فعال از پلیمرهای آلی هستند که هزینه ساخت آنها بسیار کمتر از سلول‌های خورشیدی عادی است اما خروجی آنها کمتر از سلول‌های عادی است.

دلیل این موضوع این است که قطر لایه فعال باید بسیار نازک و کمتر از ۳۰۰ نانومتر باشد تا تبدیل انرژی با نرخ بهتری انجام شود. در گذشته محققان تلاش می‌کردند با استفاده از نانوساختارهای مختلف این مشکل را رفع کنند اما نتایج راضی‌کننده نبود.

به همین دلیل محققان دانشگاه ییل به سراغ طبیعت رفتند. دیاتوم‌ها علاوه بر توانایی به دام انداختن پرتوهای نور می‌توانند تا حد زیادی در پراکنده کردن نور نیز موثر باشند. محققان دریافتند که این مواد می‌توانند با قطر بسیار کمتری به همان میزان انرژی تولید کنند و در واقع صرفه‌جویی تا بالاترین حد ممکن امکان‌پذیر شود.

"مک‌میلان" در رابطه با روش به کار رفته گفت: ما توجه شدیم که تمرکز درست به چه ترتیبی باید انجام شود و چقدر از این مواد برای بهبود کارایی سلول‌ها مورد نیاز است.

وی افزود: نتایج فوق‌العاده امیدوارکننده هستند زیرا قیمت لایه فعال و مواد سازنده آن بسیار بالاست و همچنین تولید آن فرایند بسیار پیچیده‌ای دارد که تادیوم تمام این چالش‌ها را حل می‌کند و گاهی با ترکیب کردن آن با مواد مختلف کیفیت آنها بهتر شود.

نتایج این تحقیق در مجله Organic Electronics منتشر شده است.