ماده جدید نوید بخش سلول های خورشیدی بهتر

[marshal1987]

Science News
12 فوریه 2013

لینک : [External Link Removed for Guests]

محققان دانشگاه وینا اخیراً در کشفی موفق به شناسایی رده ای از مواد گشته اند که میتواند در ساخت سلولهای جدید خورشیدی مورد استفاده قرار بگیرد.

لایه های تک اتمی با یکدیگر ترکیب می شوند تا یک ماده با خواص کاملاً جدید را تشکیل دهند. "هترو استراکچر های لایه لایه " رده جدیدی از مواد هستند که توجه تعداد زیادی از دانشمندان مواد را از چند سال پیش به خود جذب کرده اند .

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه وینا با همکاری کالجهایی از آلمان و آمریکا ،اکنون نشان داده اند که این هترو استراکچر ها می توانند برای ساخت نوع جدیدی از سلولهای خورشیدی که به شدت بازدهی بیشتر داشته و در عین حال بسیار نازک هستند بکار گرفته شوند.






کشف مواد با خاصیت جدید توسط شبیه سازی کامپیوتری

پرفسور کارستن هلد از انیستیتو فیزیک جامدات دانشگاه وینا می گوید : "لایه های تک اتمی از اکسیدهای مختلف بر روی هم انباشته می شوند و ماده جدیدی با خواص الکتریکی که بسیار متفاوت از خاصیت خود هر کدام از اکسیدهاست ، تولید می کنند "

به منظور طراحی مواد جدید با خواص فیزیکی دقیق و درست ، استراکچرها (ساختارها) در مقیاس بزرگی از شبیه سازی کامپیوتری مورد مطالعه قرار گرفتند.

به عنوان نتیجه ای از این تحقیق ،دانشمندان دانشگاه وینا کشف کردند که اکسید هترو استراکچر دارای پتانسیل بالایی جهت استفاده در سلول های خورشیدی هستند.

[marshal1987]

  Science News  
  14 فوریه 2013    مطلب : [External Link Removed for Guests]  
  
  
  تولید انرژی برق از گرمای هوا   
  نوع جدیدی از موتورهای نانو متری کشف گردیده که می تواند از نقاط کوانتومی برای تبدیل گرمای زائد به انرژی الکتریسیته استفاده نماید که به طور بالقوه بازدهی ریزمدارها را افزایش خواهد داد.  پرفسور آندره جوردن از دانشگاه رچستر در این باره می گوید : " این سیستم خیلی ساده است که از خواص نقاط کوانتومی برای برداشت گرمای زائد استفاده میکند"   او افزود :"برخلاف این سادگی نیرویی که این موتور می تواند تولید کند فعلاً از هر موتور نانومتری دیگری که تاکنون مطرح شده است ،بزرگتر می باشد"  
  این موتورها در مقیاس میکروسکوپیک هستند و حرکتی نخواهند داشت . هرکدام ازآنها میتواند نیروی بسیار کمی در حد یک میلیونیم از آنچه یک لامپ برای روشن شدن نیاز دارد ، تولید کند ولی پرفسور جردن معتقد است که با ترکیب میلیونها عدد از این موتورها در یک ساختار لایه لایه در مساحتی حدود یک اینچ مربع می توان به نیرویی برابر یک وات به ازای هر درجه از اختلاف دمای محیط دست پیدا کرد. با استفاده از تعداد کافی از آنها میتوان تفاوت قابل توجهی در مصرف انرژی یک کامپیوتر ایجاد کرد.  جوردن توضیح می دهد که هرکدام ار نانوموتورهای مطرح شده بر مبنای دو نقطه کوانتومی همجوار با جریان سیالی از طریق یکی پس از دیگری ، می باشند.  
  نقاط کوانتومی سیستمهای مصنوعی هستند که به دلیل اندازه کوچکشان به عنوان یک شی مکانیکی کوانتومی یا اتمهای مصنوعی ، عمل می کنند.  
   

[marshal1987]

   Science News    25 ژانویه 2013   مطلب : [External Link Removed for Guests]  تکاملی الهام بخش در طراحی سلول های خورشیدی :  افزایش زمان به دام افتادن نور در داخل سلول خورشیدی توسط الگوهای هندسی 



انرژی حاصل از نور خورشید تقریباً نا محدود است ولی امروزه مهار این انرژی و تبدیل آن به الکتریسیته بسیار پرهزینه است (براساس برخی تخمین ها 10 برابر گرانتر از زغال سنگ).

سلول های خورشیدی ارگانیک می توانند یک راه حل برای این مشکل باشند (سلولهای پلیمری که از مواد ارگانیک برای جذب نور خورشید و تبدیل آن به الکتریسیته استفاده می کنند)ولی طرح های اخیر این سلولها نامطلوب بوده زیرا پلیمرها دارای خواص الکتریکی کمتری هستند.

محققان دانشگاه نورث وسترن طرح جدیدی برای سلولهای خورشیدی ارگانیک ارائه داده اند که می تواند بازدهی را افزایش و هزینه برق خورشیدی را کاهش دهد.

برخلاف روش معمول که تلاش برای افزایش بازدهی از طریق تغییر ضخامت لایه سلولهای پلیمری می باشد ،محققان در روش جدید به دنبال الگویی هندسی جهت پراکنده کردن لایه ها هستند به طوری که مدت زمانی که نور در داخل سلول می ماند حداکثر گردد.

با استفاده از یک الگوریتم جستجوی ریاضیاتی بر مبنای تکامل طبیعی،محققان توانستند به یک الگوی هندسی مشخص دست یابند که بهینه ترین حالت را برای جذب و نگهداری نور در داخل سلولهای ارگانیک نازک داراست .

نتایج این طرح حاکی از افزایش سه برابری محدودیت یابلونویچ می باشد ( محدودیتی ترمودینامیکی است که در سال 1980کشف گردیده و توصیفی اماری است از مقدار زمانی که یک فوتون نور می تواند در یک نیمه هادی به دام افتد)

[marshal1987]

Science News
11 دسامبر 2009

لینک مطلب : [External Link Removed for Guests]



 باکتری های آزمایشگاهی برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت مایع  آب و هوایی در سطح جهانی باعث گردیده تا تلاشهای وسیعی جهت کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن صورت پذیرید (یک گاز گلخانه ای که در اثر مصرف سوختهای فسیلی تولید می شود)

محققان دانشگاه کالیفرنیا در تحقیقات جدید خود موفق شدند به وسیله اصلاح ژنتیکی سیانو باکتری ها باعث مصرف دی اکسید کربن توسط باکتری و تولید سوخت ایزو بوتانول شوند که این سوخت پتانسیل بالایی برای جایگزینی با بنزین دارد. این واکنشها مستقیماً توسط انرژی حاصل از نور خورشید صورت می پذیرد.

روش جدید در دراز مدت دو نتیجه مهم در مقیاس جهانی برای دست یابی به انرژی پاک و اقتصادی ، دارد . اول اینکه به خاطر چرخه مصرف دی اکسید کربن میزان انتشار گازهای گلخانه ای حاصل از سوختهای فسیلی را کاهش میدهد.دوم اینکه از انرژی خورشیدی برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت مایع استفاده میکند که میتواند در بیشتر زیرساختها از جمله خودروها استفاده شود.

در حالیکه تولید بیو سوخت ها از گیاهان و جلبک ها نیازمند طی مراحل متعددی جهت پالایش و قابل مصرف شدن سوخت می باشد.

سی لیائو سرپرست این تیم تحقیقاتی (استاد شیمی دانشگاه کالیفرنیا) در این باره می گوید : " این روش نیازی به ساختارهای تولید بیوسوختهای سلوزی یا جلبکی که بزرگترین مانع اقتصادی بودن تولید بیوسوختها هستند ، ندارد بنابراین این روش به طور بالقوه بازدهی بیشتر و هزینه کمتری از روشهای فعلی دارد."

باکتری های آزمایشگاهی قادرند ایزوبوتانول را مستقیماً تولید کنند ولی محققان میگویند در حال حاضر روش نسبتاً ارزان دیگری وجود دارد که با استفاده از کاتالیزورهای شیمیایی ایزوبوتیرآلدهید را به ایزوبوتانول و نیز سایر محصولات نفتی تبدیل می کند.


پ ن مترجم :
سیانوباکترها خودکفا بوده فقط با نور، آب و هوا زنده می‌مانند و از دی اکسید کربن و نیتروژن قند می‌سازند! آنها دارای کلروفیل هستند و فتوسنتز می‌کنند.



  

[marshal1987]

Science News
Mar. 7, 2013


لینک مطلب : [External Link Removed for Guests]




 محققان به پیشرفتهای چشمگیری در افزایش بازدهی سلولهای خورشیدی دست یافتند  
  بر مقاله ای که اخیراً در نشریه "نانو لتر" منتشر گردیده ، پرفسور تد سارگنت و تیم تحقیقاتی او از دانشگاه تونتو توانستند به طور قابل ملاحظه ای به بازدهی بیشتری در سلولهای خورشیدی دست یابند.
آنچنان که در مقاله فوق ذکر گریده روش جدید بازدهی کوانتوم های نقطه ای فتوالکتریک کلوئیدی را بهبود می بخشد. یک تکنولوژی که از هم اکنون نوید بازدهی بیشتر سلولهای خورشیدی و هزینه پایینتر آنها را می دهد.

کوانتوم های نقطه ای به طور بالقوه توانایی پوشش بیشتر با هزینه کمتر را در انرزی خورشیدی دارا هستند ، اگرچه آنها هنوز در طیف های فرو سرخ نور خورشید که حامل نیمی از انرژی حاصل از خورشید هستند، دارای بازدهی بالایی نیستند.
تکنیک جدید نشان می دهد که احتمال افزایش 35 درصدی در طیف های نزدیک به فروسرخ در نور خورشید وجود دارد .
دکتر سوزان تون در این باره می گوید : " به طور کلی این تکنیک میتواند 11 درصد بازدهی تبدیل انرژی خورشیدی را افزایش دهد. کوانتومهای نقطه ای فتوالتریک برای جایگزینی تکنولوژی سلولهای خورشیدی فعلی جالبتر هستند."
او می افزاید :" دو نکته مثبت در مورد تکنولوژی کوانتومهای نقطه ای کلوئیدی وجود دارد: اول آنکه آنها خیلی ارزانتر هستند بنابر این هزینه انرژی الکتریکی تولید شده در هروات کاهش می یابد.و مورد دوم که نکته اصلی نیز محسوب می شود این است که کوانتومهای نقطه ای به آسانی تغییر اندازه داده می شوند بنابر این شما میتواند طیفهای جذب کننده نور را تغییر دهید"

[marshal1987]

Science News
Mar. 12, 2013


لینک مطلب : [External Link Removed for Guests]



 کاتالیست هایی که از نور خورشید سوخت سبز تولید می کنند 
انرژی که به صورت گرما یا الکتریسیته از سلولهای خورشیدی بدست می آید اباید در همان جا مصرف شود و ذخیره سازی و انتقال آن کار سخت و بغرنجی است. بنابر این آینده سلولهای خورشیدی رقابت بر سر توانایی این سلولها برای تولید سوخت قابل ذخیره و انتقال از نور خورشید می باشد.
به همین دلیل دانشمندان مرکز SISSA در حال مطالعه بر روی کاتالیست هایی هستند که از روندعادی موجود در طبیعت که میلیونها سال است در حال انجام است تقلید میکند.
گیاهان انرژی خورشید را از طریق فتو سنتز به شکر که سوختی سبز به شمار می رود تبدیل می کنند.نقش اساسی در این پروسه را کاتالیست ایفا میکند، مولکولهایی که میتوانند مولکولهای دیگر را قطع و دوباره به هم بچسبانند،به ویژه در مورد اکسیده کردن مولکولهای اب که به معنی جدا کردن مولکول هیدروزن از اکسیژن است و در مرحله بعدی تولید شکر با کربن ترکیب می شود.
دانشمندان می کوشند ساختاری مصنوعی مشابه پروسه فوق را بایک کاتالیست غیر ارگانیک بدست بیاورند که بمراتب سریعتر و مقاومتر از انواع طبیعی خود باشد.
سیمون پیکینین ، محقق موسسه SISSA در مورد این طرح توضیح می دهد که : "بخش سخت شبیه سازی فتو سنتز به صورت مصنوعی ،اکسیده کردن آب است . ما عمل مولکول Ru4-POM را در این پروسه شبیه سازی کرده ایم . اینچنین واکنشهای پیچیده ای نیاز به کاتالیستی دقیقاً مانند انچه در پروسه طبیعی انجام میگیرند دارند."

  

[marshal1987]

 نانو سیم ها ؛ تولید انرژی بیشتر خورشیدی با وزن کمتر         پنلهای خورشیدی را تصور کنید که از بهترین پنلهای فعلی بازدهی بیشتری داشته باشند اما وزنشان 10000 برابر کمتر از پنلهای امروزی باشد. این همان چیزی است که محققان EPFL انتظار دارند از کشف جدیدشان که نانو سیم نامگذاری شده ، بدست بیاورند.      خورشیدی نانو سیم می تواند مقادیر بزرگی از نور خورشید را جذب کرده و انرا با بازدهی باورنکردنی و هزینه بسیار پایین به انرژی تبدیل نماید. این تکنولوژی احتمالاً در آینده مبنای تولید نسل جدید سلولهای خورشیدی خواهد بود.      علی رغم اندازه کوچکشان پتانسیل عظیمی برای تولید انرژی خورشیدی دارند.نانو سیمها رشته های بسیار باریکی هستند که توانایی جذب و تولید انرژی خورشیدی را دارند این رشته ها دهها تا صدها نانو متر قطر دارند که این اندازه با اندازه ویروسها قابل مقایسه است.      وقتی نانو سیمها به خواص الکتریکی مجهز شوند می توانند نور خورشید را به انرژِ الکتریکی تبدیل نمایند. این تیم تحقیقاتی سلول خورشیدی را با نانو سیم و از جنس گالیوم تهیه کردند و در آزمایش خود پی بردند که انرژِ الکتریسیته تولید شده 12 برابر از مقدار معمول است و این چیزی فراتر از ان بود که آنها انتظار داشتند.      چشم اندازی برای آینده ؛ این تیم تحقیقاتی عنوان کرده که سلولهای خورشیدی ساخته شده با فناوری نانو سیمها میتوانند به بازدهی 33 درصد دست یابند در حالی که سقف بازدهی سلولهای خورشیدی فعلی 20 درصد است و از ان مهمتر در ساخت سلولها با فناوری نانو سیم 10000 برابر کمتر ماده گالیوم که ماده ای گرانقیمت است ، استفاده می شود .      منبع : [External Link Removed for Guests]             

[marshal1987]

 پوشش جدید سولهای خورشیدی مرزها را می شکند !    Science Daily
Apr. 18, 2013


لینک مطلب :[External Link Removed for Guests]



در طول سالهای متمادی که در زمینه سلولهای خورشیدی مطالعه می شد همواره یک فرمول بنیادی برای مرز بازدهی سلولهای خورشیدی بکار میرفت.این فرمول که به نام Shockley-Queisse شناخته می شود میگوید که در یک اتصال نیمه هادی منفرد مقدار انرژی خورشیدی که به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد نمی تواند از مرز 34 درصد عبور کند.

اما ، امروز محققان دانشگاه MIT نشان دادند که راهی برای گذشتن از این مرز تعیین شده وجود دارد همان طور که جنگنده های جت با شکستن دیوار صوتی از مرز سرعت صوت که زمانی غیر قابل عبور تصور می شد ،عبور کردند.

قواعد و اصول این تکنیک جدید که قرار است مرزهای تعیین شده را بشکند به یک تئوری در سال 1960 بر می گردد.در آن زمان این ایده یک تئوری مبهم قلمداد می شد که کسی موفق به اثبات عملی آن نشد.اما امروز تیم تحقیقاتی MIT توانستند برای اولین بار یک اثبات عملی موفق از ایده را ارائه دهند، روش آنها که شکافت تحریک شده واحد نام دارد (تحریک به معنای بالا بردن انرژی مولکولها با استفاده از فوتونهای نور است)

در یک سلول فتوولتیک استاندارد به ازای هر فتون دریافتی یک الکترون از سلول جدا و به داخل سیمهای رابط منتقل میشود و بدین صورت جریان الکتریسته در داخل سیم جاری می گردد. در این حالت انرژی اضافی دریافت شده در سلول به انرژی گرمایی تبدیل خواهند شد.

در روش جدید هر فوتون نور می تواند به 2 الکترون سلول ضربه زده و آن را به داخل سیم رابز منتقل کند و به این صورت در روش جدید انرژی اضافی به انتقال الکترون دوم منجر خواهد شد.

کار بزرگ دیگری که در این روش انجام گرفته این است که آنها موفق شدند عمل تحریک را با نور فرابنفش انجام دهند که قسمت کوچکی از نور خورشید را تشکیل میدهد و این برای اولین بار است که یک سلول خورشیدی توانسته از این طیف انرژی الکتریسیته تولید کند.چون در سلولهای قدیمی طیفهای پرقدرتر نور نمی توانستند انرژِ خود را کاملاً انتقال دهند و هدر می رفتند ولی در این روش این طیفها با بیرون راندن دو الکترون در تولید جریان الکتریسیته شرکت میکنند.

قسمت مهم این روش پوشش ارگانیکی است که برای این سلول خورشیدی انتخاب شده است . این پوشش اجازه میدهد که سلول با دریافت انرژی بیشتر2 الترون را به جای یکی آزاد کند.

یکی از اساتید دانشگاه MIT در این باره میگوید : " در حالی که بیشترین بازدهی سلولهای خورشیدی تجاری سیلیکنی تا امروز 25 درصد بوده ، این سلول جدید به راحتی می تواند بیشتر از 30 درصد بازدهی داشته باشد"


   

[Mehrab373]

سلام
در مورد سلول های فتوولتاییک پلیمری این رو میتونم عرض کنم که دانشمندان پیوسته در حال سنتز و بکارگیری پلیمرهای جدید در سل فتوولتاییک هستند تا از این طریق بازده ها رو بررسی کنند و تمام سعی اونها بر اینه که بتوانند طیف های بیشتری از نور خورشید رو جذب کنند تا انرژی خورشیدی بیشتری به الکتریسیته تبدیل بشه و بنده احتمال میدم چون خیلی از دستاورد های بزرگ بشر به صورت اتفاقی بوده این مهم نیز به صورت اتفاقی انجام شده و بسی جای خوشحالی است ، چون سلول های خورشیدی ارگانیک خیلی از محدودیت های نوع سیلیکونی رو ندارند .