۱۳۰ درصد بازدهی؛ دانشمندان رکورد تبدیل انرژی خورشیدی به برق را شکستند
دانشمندان موفق شدند یک مانع ۶۰ ساله در زمینه بازدهی انرژیهای خورشیدی را از میان بردارند.
انرژی خورشیدی بدون شک یکی از جذابترین منابع تجدیدپذیر است. با استفاده از سلولهای فتوولتائیک ما میتوانیم قدرت بینظیر خورشید را مهار و برق خانههایمان را تأمین کنیم؛ اما این ایده رؤیایی در عمل با یک محدودیت فیزیکی بزرگ روبهرو است. از تمام انرژی زیادی که ستاره ما به زمین میتاباند، پنلهای فعلی در بهترین حالت فقط میتوانند حدود ۳۳ درصد آن را به برق قابل استفاده تبدیل کنند.
اکنون تیمی از دانشمندان در ژاپن و آلمان موفق شدهاند با یک روش جدید این مشکل قدیمی را برطرف و رکوردی خارقالعاده ثبت کنند. این دستاوردی بیسابقه میتواند آینده تولید انرژی پاک را دگرگون کند.
رکورد جدید در بازدهی انرژی سلولهای خورشیدی
سقف بازدهی سلولهای خورشیدی با نام «محدودیت شاکلی-کوایسر» (Shockley-Queisser) شناخته میشود که برگرفته از نام دو فیزیکدانی است که برای اولینبار در سال ۱۹۶۱ آن را نظریهپردازی کردند. دلیل این محدودیت به قوانین ترمودینامیک بازمیگردد. نور خورشید مانند یک رنگینکمان وسیع از انرژی نوری به ما میرسد، اما ما فقط میتوانیم بخش باریکی از این طیف را به الکتریسیته تبدیل کنیم. مابقی این انرژی یا از پنل عبور میکند و یا بهصورت گرمای اضافی از دست میرود.

بااینحال، اکنون فرایند جدید محققان میتواند این مانع را از میان بردارد. محققان دریافتند که اگر یک ترکیب خاص را با نور آبی پرانرژی (بخشی از طیف نوری که معمولاً نمیتوانیم آن را به برق تبدیل کنیم) بمباران کنند، قادر خواهند بود انرژی ورودی را به دو بخش قابل استفاده تقسیم کنند. آنها با استفاده از روش نوآورانه خود توانستند به بازدهی تبدیل انرژی حدود ۱۳۰ درصدی دست یابند؛ این بدان معناست که به ازای هر ۱۰۰ فوتون ورودی، آنها موفق به برداشت ۱۳۰ حامل انرژی قابل استفاده شدند.
برای دستیابی به این موفقیت چشمگیر، دانشمندان مولکول آلی تتراسن (Tetracene) را با عنصر فلزی مولیبدن (Molybdenum) ترکیب کردند. اگرچه دانشمندان پیشازاین نیز از تتراسن برای مهار این نوع نور آبی پرانرژی استفاده کرده بودند، اما مشکلات عملی مانع از تبدیل انرژی در طولانیمدت میشد. به گفته این تیم تحقیقاتی، اضافهشدن عنصر مولیبدن توانسته است این مشکل را بهطور کامل برطرف کند.
«یویچی ساساکی» (Yoichi Sasaki)، شیمیدان دانشگاه کیوشو و یکی از نویسندگان این مطالعه، درباره این نوآوری توضیح داد که برای عبور از محدودیت شاکلی-کوایسر دو استراتژی اصلی وجود دارد. استراتژی اول، تبدیل فوتونهای فروسرخ با انرژی پایین به فوتونهای مرئی با انرژی بالاتر است. استراتژی دوم که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته، استفاده از پدیدهای به نام شکافت منفرد برای تولید دو اکسایتون (Exciton) از یک فوتون واحد است.
البته باید به این نکته مهم توجه داشت که این آزمایشها تاکنون فقط در شرایط کنترلشده آزمایشگاهی انجام شدهاند. کارآمدترین پنلهای خورشیدی تجاری موجود در بازار هنوز بازدهی در حدود ۲۵ درصد دارند و این رقم احتمالاً در آینده نزدیک تغییر چشمگیری نخواهد کرد.
یافتههای این پژوهش در ژورنال American Chemical Society منتشر شده است.
دیدگاهها و نظرات خود را بنویسید
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.
طبق چیزی که فهمیدم این دانشمندان از ۱۰۰در ۱۰۰ انرژی که در نور مرئی هست ۱۳۰ درصد انرژی استخراج کردن که اون با استفاده از این بود که با اون موادی که ترکیب کردن تونستن از طیفی( نور آبی) که تا حالا نمیتونستن استفاده کنن استفاده کنن برای تولید برق با این روش تونستن در حقیقت اینا از میزان انرژی که در نور مرئی هست ۳۰ درصد بیشتر تولید انژی کردن که از طیف گسترده تری از نور خورشید استفاده کردن
یعنی نسبت به نور مرئی ۳۰ درصد انرژی بیشتر گرفتند؟
یعنی انرژی دریافتی رو نسبت به نور مرئی سنجیده؟
مثل انرژی فرابنفش که انرژیش بیشتر از نور مرئی هست.
نمیتونم بفهمم ۱۳۰ درصد بازده یعنی چی
تقریباً برداشتتون درسته؛ بذارید اینطور توضیح بدم: فوتونهای آبی و فرابنفش انرژی بسیار بالایی دارن. دانشمندان با استفاده از ماده تتراسن تونستن انرژی یک دونه فوتون رو «نصف» کنن تا تبدیل به دوتا حامل انرژی بشه.
پس منظور از ۱۳۰ درصد، نسبت «تعداد الکترونهای تولیدشده» به «تعداد فوتونهای دریافتی» هست. این یعنی ما از همون نور مرئی (بخش آبی) به جای تلفکردن انرژی به شکل گرما، خروجی الکتریکی بیشتری گرفتیم.
انرژی خود فوتون که نصف نمیشه
احتمالا طی تبدیلاتی انرژی تبدیل به دو تاانرژی کمتر میشه
ممنون از توضیحتتون
مشکل خیلی از این روشهای آزمایشگاهی اینه که نمیتونه به مرحله تجاری سازی برسه. سالها قبل هم پنلهای خورشیدی با لایه مایع توسط شرکت BASF ساخته شده بود که حدود ۹۰٪ بازدهی داشت. منتها در سطح آزمایشگاه باقی موند. شاید اینبار بشه!؟
دو حالت داره یا کل اتفاقی که در پنل میشه افته رو نمیگن یا دارن دروغ میگن . چون طبق قانون پاکستان انرژی ، انرژی نه به وجود میاد و نه از بین میره و بازدهی 130 درصد یعنی 30 درصد انرژی خود به خود به وجود اومده . اگر راست باشه باید تمام کتاب ها ی فیزیکی دنیا رو آتیش بزنید و از اول کتاب فیزیکی بنویسیم
قانون دوم ترمودیناک هم کشک
عزیز فکر میکنم مقاله رو اشتباه ترجمه کردید. طبق قانون اول ترمودینامیک ما نمیتونیم بازدهی حتی 100 درصد در دنیای واقعی داشته باشیم (حتی در آرمانی ترین حالت). بازدهی 130 درصدی که شما فرمودید احتمالا 130 درصد افزایش جذب فوتون نبوده؟ ممنون.
سلام، ممنون که دقیق مطالعه کردید. نکتهای که گفتید کاملاً درسته و قانون پایستگی انرژی غیرقابل نقضه. منظور از بازدهی ۱۳۰ درصدی در این مقاله، Quantum Efficiency هست. یعنی دانشمندان تونستن کاری کنن که فوتونهای آبی که سطح انرژی بالایی دارن، بهجای تولید یک حامل بار، دو تا حامل ایجاد کنن. در واقع این ۱۳۰ درصد، نسبتِ "تعداد حاملهای تولید شده" به "تعداد فوتونهای جذب شده" است، نه بازدهی کل پنل خورشیدی.
ممنون که توجه کردید و توضیح دادید خیلی ارزشمنده
حتماً دسترسی به اینترنت آزاد داشتند برای تحقیقاتشون!
قطعا اینترنت داشتند ، بودجه برای تحقیق داشتند ، تکریم و احترام دانشمندان و نخبه ها رو داشتند ، امنیت شغلی روحی جانی داشتند ، ابزارهای مورد نیاز برای تحقیق داشتند ، دغدغه ی تکنولوژی و پیشرفت هم داشتند .
جالبه.یه مقاله دیگه هم گذاشته بودید در مورد تبدیل گرما به الکتریسیته، ترکیب کنن این دوتارو
خطابم به shiyan:
استاد میرجلالالدین کزازی:
مرگ واژه کاری خرد و خام نیست. بزرگی، دلبندی از دودمانی میمیرد. اگر واژهای بمیرد، سوگی است بزرگ و فراگیر. زیرا واژه با مرگ خویش، پارهای از فرهنگ و تاریخ ایران را میمیراند. به ویژه در این دوران که رسانههای عمومی، واژگان را میفرسایند.
از زبان خودم مینویسم برای shiyan
تو یا سن و سالت کمه و از سر جهل و حمق این نظر رو دادی یا از ایرانی بودن و اهمیت پاسداری از زبان و فرهنگ و ادب چیزی نمیدونی که باز هم در ردیف جاهلان قرار میگیری منتها جاهلان زبان دریده
چنان نابخرد و کوچک هستی که نمیدونی ملت ها به پشتوانه ی فرهنگ و زبان و تاریخ...خودشون به خودباوری و اتحاد میرسن و در مسیر رشد علمی و پیشرفت قرار میگیرن
متأسفم که با امثال تو هم وطن هستم
زبان فارسی برای دهان و اندیشه ی تو ساخته نشده به زبان دیگری تکلم کن که لایقش هستی
چطور بازدهی ۱۳۰ درصد میشه؟
نفهمیدم
مگه بازدهی صفر تا صد نیست
یعنی یه چی هم طلبکار میشیم؟!
راندمان یا بازده "همیشه کمتر از ۱ باید باشه"؛ احتمالا تو ترجمه دقت کافی رو نداشتن.
اینا مبنارو ۲ ذره متفاوت گذاشتن نه انرژی (که غلطه و باید هردو یا انرژی باشن یا ذرات یکسان - که نیستن و یکی فوتونه و دیگری حامل -)؛ نوشته ۱۰۰ فوتون ورودی ۱۳۰ حامل انرژی ایجاد میکنه؛ انرژی فتون ورودی, وابسته به فرکانس موج میتونه کاملا متغیر باشه (مثلا انرژی امواج فرابنفش بیتر از مادون قرمزه), و انرژی حامل الزاما با انرژی فوتون برابر نیست؛ خلاصه اسم این راندمان نیست 𝗫
بله درسته، بازدهی انرژی (توان) همیشه بین صفر تا صده و بیشتر نمیشه. اما اینجا منظور دانشمندان بازدهی در شمارشه.
داستان اینه که بعضی ذرات نور خورشید (فوتونها) خیلی پرقدرت هستن. دانشمندان روشی پیدا کردن که این ذرات پرقدرت وقتی به پنل میخورن، بهجای یک الکترون، دو تا الکترون آزاد کنن.
پس وقتی میگیم ۱۳۰ درصد، یعنی به ازای هر ۱۰۰ ذره نوری که به پنل خورده، ۱۳۰ تا ذره الکتریکی تولید شده. انرژی هنوز از خورشیده، فقط ما بلد شدیم کمتر هدرش بدیم.
هاندرد اند ۳۰ فاوکینگ درصد؟!
صبر کن ببینم یعنی از صد درصد نور خورشید تا الان فقط ۲۵ درصد بازدهی میگرفت بعد اینا از صد درصد، ۱۳۰ درصد بازدهی گرفتند
حتی در حالت آزمایشگاهی هم خیلیه
به جای بی احترامی به فرهنگ و نژاد خودت و خودمون کمی هم راجب چیزی که میگی تفکر کن. اینکه واژگان بیگانه رو به فارسی زیبا برگردونیم اسمش نژادپرستی نیست بلکه نژاد پرستی اصلا چیز دیگه ایه.
ما با برگردوندن واژگان بیگانه به خصوص انگلیسی و تازی(عربی) به زبان زیبامون درواقعه داریم فرهنگ ایرانیمون رو حفظ کرده و به نسل بعد انتقال میدیم که کار بسیار شایسته ایست.
ربطی به نژاد پرستی نداره همونطوری که گفتن, ولی متوجه منظورت شدم و موافقم؛ زبان یک ابزار هست, و بزور تلاش کنی تفاوت ایجاد کنی با دیگران اسمش پیشرفت نیست(!).
به «سلول» بگی «یاخته», به «میتوکندری» بگی «راکیزه», به «اسپرم» بگی «زامه», و ... به معنی کشف اینا نیست(!). نهایتا میتونی شبیه یک قبیله افریقایی بشی که کسی متوجه نمیشه چی میگن؛ به معنی پیشرفت و توسعه نیست.
خطابم به shiyan:
استاد میرجلالالدین کزازی:
مرگ واژه کاری خرد و خام نیست. بزرگی، دلبندی از دودمانی میمیرد. اگر واژهای بمیرد، سوگی است بزرگ و فراگیر. زیرا واژه با مرگ خویش، پارهای از فرهنگ و تاریخ ایران را میمیراند. به ویژه در این دوران که رسانههای عمومی، واژگان را میفرسایند.
از زبان خودم مینویسم برای shiyan
تو یا سن و سالت کمه و از سر جهل و حمق این نظر رو دادی یا از ایرانی بودن و اهمیت پاسداری از زبان و فرهنگ و ادب چیزی نمیدونی که باز هم در ردیف جاهلان قرار میگیری منتها جاهلان زبان دریده
چنان نابخرد و کوچک هستی که نمیدونی ملت ها به پشتوانه ی فرهنگ و زبان و تاریخ...خودشون به خودباوری و اتحاد میرسن و در مسیر رشد علمی و پیشرفت قرار میگیرن
متأسفم که با امثال تو هم وطن هستم
زبان فارسی برای دهان و اندیشه ی تو ساخته نشده به زبان دیگری تکلم کن که لایقش هستی
فازت چیه
سلام و ادب
اولا، «نژاد خودت و خودمون» گزارهی کاملا غلطیست، در ایران اقوام بسیار زیادی وجود دارن و صرفا بخشی از اونها خودشون رو فارس و آریایی خطاب میکنند.
ثانیا، تمام زبانها از یکدیگر لغات را وام میگیرند. خود حضرتعالی در یک پاراگراف چند لغت به قول خودتان بیگانه استعمال کردید که قرنهاست از عربی وام گرفتهشدهاند.
ثالثا، اگر توان دارید به جای عوض کردن اسم چرخ، خودتان چرخهای پیشرفتهتر اختراع نمایید و اسمشان را هرچه دوست دارید بذارید.
با تشکر
الان کسی گفت زبان مادری تو نباید حفظ بشه ؟