الطاقة الشمسية هي واحدة من اتجاهات عصرنا. في بعض المناطق ، بمساعدة الطاقة الشمسية ، يمكنك تلبية احتياجاتك من الكهرباء بالكامل. من أجل جعل الخلايا الضوئية أكثر كفاءة ، فإن العديد من العلماء مستعدون لقضاء الوقت والموارد ، وكثير منها. نجح شخص ما ، ولكن لا يزال هناك مجال للمناورة.
يحاول بعض الباحثين إيجاد طريقهم في هذا المجال - على سبيل المثال ، لجعل الألواح الشمسية شفافة. سيؤدي ذلك إلى توسيع نطاق استخدامها - لوضع اللوحات ليس فقط على السطح ، ولكن على سبيل المثال ، في فتحات النوافذ. بمعنى آخر ، استبدل الزجاج الموجود في windows بالخلايا الضوئية.
تظهر الرسائل حول الألواح الشمسية الشفافة بشكل منتظم يحسد عليه ، لكن حتى الآن تظل معظم التجارب بمثابة تجارب. ربما سيغير
مشروع العلماء الصينيين شيئًا ما.
الحقيقة هي أنهم ابتكروا ألواحًا شمسية شفافة حقًا ، حيث يلعب الإيتربيوم المعدني النادر الدور الرئيسي. هذا العنصر الكيميائي قادر على انبعاث "فوتونات الأشعة تحت الحمراء" عند امتصاص "أزرق" واحد. يتم تجاهل "فوتونات الأشعة تحت الحمراء" من قبل أي مادة أخرى غير السيليكون ، والتي ، كما تعلمون ، تُستخدم كعنصر العمل الرئيسي للألواح الشمسية. يمتص هذا المعدن فوتونات الأشعة تحت الحمراء ، ينبعث منها إلكترون. اتضح أن السيليكون يتفاعل مع كل فوتون "أزرق" من خلال إطلاق إلكترونين.
اتضح أن الألواح الشفافة أكثر فعالية بنسبة 160٪ من الخلايا الضوئية التقليدية (وليس 200٪ ، نظرًا لوجود خسائر دائمًا).
الخلايا الضوئية الشفافة عبارة عن زجاج بوليمر مع تضمين الجسيمات النانوية. هذا الأخير يمتص الضوء فوق البنفسجي ، وينقل الإشعاع من الأطياف الأخرى. كل هذا يسمح بتحقيق الشفافية الكاملة للخلايا الضوئية.
النقطة الإيجابية هي أنه عندما يصدر الإيتربيوم فوتونات الأشعة تحت الحمراء ، يذهبون إلى الفضاء بزاوية تسمح للسيليكون بامتصاصها. نتيجة لذلك ، يمكنك إنشاء نافذة يولد فيها الزجاج فوتونات الأشعة تحت الحمراء ، وإطارًا يحتوي على السيليكون قادر على امتصاصها ، مما يولد الكهرباء.
صحيح ، في النهاية نحصل عليها ، بعبارة ملطفة ، ليست لوحات شمسية فعالة للغاية. نعم ، يسمح لك الضوء الأزرق بتوليد فوتونات الأشعة تحت الحمراء بكفاءة تصل إلى حوالي 180٪. لكن لسوء الحظ ، فإن الخلايا الشمسية الشفافة قادرة على امتصاص ضوء الطيف الأزرق بكفاءة 3٪ فقط. المشكلة هي أنه ليس كل الفوتونات يتم التقاطها بواسطة الإطار.
ومع ذلك ، حتى هذا يمكن أن يكون نتيجة ممتازة إذا تم إدخال خلايا شمسية شفافة في كل مكان. يمكن تحسين كفاءة الألواح الشمسية من هذا النوع ، وإذا كنت تتخيل مبنى كبير مع نوافذ مصنوعة من خلايا شمسية شفافة ، فإننا نتحدث عن توليد كميات كبيرة من الكهرباء.
من الممكن زيادة كفاءة الخلايا الشمسية عن طريق تغيير تكوين "الزجاج" ، والذي سيتيح لك الحصول على المزيد من الفوتونات "الزرقاء". بالإضافة إلى ذلك ، فإن السيليكون ليس هو المادة الوحيدة التي يمكن استخدامها لإنشاء الخلايا الضوئية. هناك أكثر فعالية - لكنها أكثر تكلفة (أغلى بكثير).
Nanoletters ، 2018 ، DOI:
10.1021 / acs.nanolett.8b03966
