פיתוח חדש ירתום את האור האינפרה אדום לייצור חשמל בתאים סולאריים

צוות מדענים הגיע לפריצת דרך בעיצוב ובשימוש בחלקיקים ננומטריים, כדי לייעל את הפיכת אנרגיית השמש לחשמל, כשהחידוש הוא שימוש בתדרי אור ש"פוספסו" על ידי קולטים רגילים.

הצוות, בהנהגת מדענים מהמעבדה הלאומית בברקלי של משרד האנרגיה של ארה"ב, הדגימו איך ציפוי של צבע אורגני של חלקיקים קטנטנים מאפשר ללכוד אור הקרוב לאינפרה-אדום ולצרף אותו לאור הנראה בהמרה לאנרגיה חשמלית. הטכנולוגיה תוכל לשפר גם מערכות הדמיה של רקמות ביולוגיות הנמצאות בעומק הגוף, לקדם את תחום האופטוגנטיקה, ולייעל את המחקרים המיקרוסקופיים.

כאשר המדענים הבינו את המנגנון המאפשר לצבעים המרוחים על החלקיקים הננומטריים לשמש כ"אנטנות" הם הצליחו ללכוד מינעד רחב של אור, ושיפרו את הציפוי האורגני כדי לייעל את המערכת. לדברי ברוס כהן ממעבדות ברקלי, "אורך הגל של אור הקרוב לאינפרה אדום אינו נמצא בשימוש בטכנולוגיות של אנרגיה סולארית, ודווקא באורך גל זה יש חלק משמעותי של אנרגיית השמש, שהולך לאיבוד. החלקיקים הננומטריים הצבועים הופכים את האור האינפרה-אדום לאור נראה ומשפרים את הניצול של חלק זה של הספקטרום, שאחרת הולך לאיבוד". החוקרים גילו כי הצבע עצמו מגביר את הבהירות של האור פי 33,000 והאינטראקציה עם החלקיקים הננומטריים מגבירה את היעילות של הפיכת האור לאנרגיה פי מאה בערך. 

הגילוי התאפשר בזכות התמהיל הייחודי של מומחים בתחומים שונים של אנרגיה ושל חלקיקים ננומטריים, כימאים ומומחים בטכניקות ייצור של פלסטיק. הוא נשען על עבודות מחקר בתחומי הכימיה המולקולרית, על השערות תיאורטיות ועל שורה של ניסויים ותיקון טעויות. 

כל הנסיונות נעשו עד עתה בסביבה רוויית חנקן. כעת החוקרים יתמקדו עתה בדרכים שיאפשרו להשתמש בטכנולוגיה הזו גם בסביבה חשופה לאוויר. בנוסף, יימשכו הניסויים בצבעים, המתעלים את האור האינפרה-אדום לאור נראה בתוך התעלות הננומטריות, כדי למצוא צבעים יעילים עוד יותר לתהליך המרת האנרגיה. המחקר פורסם במגזין Nature Photonics. 

יעילות באור מפוזר

ובתוך כך, תגלית אחרת, עשויה לשפר פעילות של תאים סולאריים הלוכדים אור מפוזר, כזה המצוי בתוך מבנים ובימים מעוננים ואינו אור שמש ישיר. תאי אור מפוזר אינם חדשים, אבל עד כה הם היו מאוד יקרים לייצור, מה שהפך אותם לבלתי כדאיים. כעת, חוקרים ממכון הטכנולוגיה הפדרלי בלוזאן, שוויץ, פיתחו שכבת אלקטרוליט יעילה יותר לחומרים המגיבים בתאים סולאריים לאור מפוזר, כך שבמקום שהאלקטרונים יגיבו בתגובה היוצרת חום ההולך לאיבוד, הם יגיבו בתגובה אוגרת חשמל מה שמגביר את יעילות ההמרה ל-32 אחוזים, קרוב למקסימום התיאורטי של לוחות מסוג זה. 

פיתוחים מעין אלה יכולים, בעתיד להפוך תאים סולאריים למקור חשמל ראוי, מתחדש ונטול כבלים עבור התקנים אישיים, כמו טאבלטים ואחרים. 

 

 

טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו