اقتصاد دانش بنیان

تحقيقات علمي در زمينه انرژي هاي تجديدپذير در سال هاي اخير رشد قابل توجهي يافته و در اين ميان نور خورشيد به عنوان يک منبع غني از انرژي پاک، توجه محققان زيادي را به خود جلب کرده است؛ در همين راستا مرکز تحقيقات NREL با همکاري موسسه CSEM موفق به توليد يک سلول خورشيدي دواتصالي شدند که راندمان بالاتري در تبديل نور خورشيد به نيروي الکتريسيته را ثبت کرده است.

بهره وري جديد با سلول خورشيدي دواتصالي

دانشمندان با استفاده از دو محل تقاطع در سلول هاي خورشيدي، موفق به ثبت رکورد جديدي در تبديل نور غيرمتمرکز خورشيد به الکتريسيته شدند. از آن جا که يکي از اهداف مهم در بهره برداري از نور خورشيد، ايجاد نيروي برق است، اين رکورد جديد گامي مهم در توليد الکتريسيته محسوب مي شود که با استفاده از نور خورشيد توليد شده است و در نهايت باعث کاهش سوخت هاي فسيلي و کمتر شدن انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان مي شود و اين همان هدفي است که در سال هاي اخير مورد توجه دانشمندان علوم دانش بنيان و انرژي هاي تجديدپذير بوده است.

اين رکورد جديد با همکاري آزمايشگاه انرژي هاي تجديدپذير (NREL) و مرکز الکترونيک و ميکروتکنولوژي سوئيس (CSEM) ثبت شده و نتيجه آن نيز يک جفت سلول خورشيدي است که راندمان تبديل انرژي آن 8/29 درصد مي شود. اين فناوري جديد از ترکيب دو سلول خورشيدي ايجاد مي شود که يکي از آن ها متعلق به مرکز NREL است و ديگري متعلق به مرکز تحقيقاتي CSEM. سلول خورشيدي گاليم اينديم فسفيد  e.V8/1- (GaInP) که در مرکز NREL توليد مي شود، به عنوان سلول بالايي اين فناوري استفاده مي شود و سلول سيليکون کريستالي (Si) که توليد مرکز تحقيقاتي دوم است، به عنوان سلول پاييني مورد استفاده قرار مي گيرد.

روش کار اين دستگاه نيز به اين صورت است که سلول  GaInP به عنوان يک دستگاه واحد اتصال عمل مي کند و 8/20 درصد بهره وري را به دست مي آورد و به همين منظور نيز به عنوان سلول بالايي اين دستگاه انتخاب شده است. در ادامه نيز با اضافه کردن مواد به سلول هاي Si ارزش فوق العاده اي به بازار اين دستگاه ها داده مي شود که در حال حاضر نيز به صورت برجسته اي در زمينه بازار سلول هاي Si وجود دارد. البته در اين فناوري جديد يک مشکل اساسي وجود دارد که مربوط به سلول هاي بالايي دستگاه، يعني GaInP، مي شود. از آن جا که سلول هاي پاييني تعبيه شده در اين دستگاه، يعني سلول Si، داراي مواد سيليکوني هستند، سلول GaInP به راحتي نمي تواند در مجاروت آن قرار بگيرد که اين امر نيز به دليل ضرايب متفاوت انبساط حرارتي و عدم تطابق ثابت شبکه  آن است. راه حلي که محققان اين فناوري پيشنهاد و به آن نيز عمل کردند، رشد اين دو نوع سلول به صورت جداگانه بود، يعني به جاي اين که اين دو گروه سلول را در کنار هم و در يک شرايط يکنواخت توليد کنند، هر يک را به صورت جداگانه و مکانيکي انباشته کردند. از نظر عملي نيز اين دو سلول، يعني GaInP به عنوان سلول بالايي دستگاه و Si به عنوان سلول پاييني، توسط يک چسب به يکديگر متصل مي شوند که اين شرايط انعطاف پذيري قابل توجهي را براي بي نظمي هاي سطحي و عدم تطابق اين دو سلول ايجاد مي کند. همچنين علاوه بر اين انباشته کردن مکانيکي اين دو نوع سلول که داراي دو تقاطع و چهار خروجي هستند، نيازي به ديود تونلي ندارد و ساخت سلول بالايي اين فناوري در مقايسه با سلول هاي چنداتصالي که داراي دوخروجي معمولي هستند، آسان تر صورت مي گيرد.

همچنين اين دو سطح سلول خورشيدي مي توانند به صورت مستقل عمل الکتريکي را در حداکثر نقطه قدرت خود به انجام رسانند. از جمله ديگر مزاياي مهم اين سلول هاي خورشيدي اين است که نياز به يک تطبيق متداول بين اين دو گروه سلول نيست و ساختار اين دستگاه به گونه اي است که در برابر تغييرات طيف هاي خورشيدي درجه مقاومت بالايي دارد. در نهايت نيز بايد گفت که اين همکاري بين دو موسسه فوق الذکر، با کم کردن هزينه هاي مربوط به کاربرد نور خورشيد و توليد الکتريسيته بسيار موفق عمل کرده و باعث کاهش چشمگير هزينه هاي توليدات خورشيدي شده است. ضمن اين که راندمان بالا و بهره وري بيشتر نيز از ديگر نتايج اين همکاري عملي محسوب مي شود.

منبع: مجله دانش بنیان