هزینه تولید برق از انرژی خورشیدی کاهش می‌یابد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با استفاده از روش خودآرایی و به کارگیری نانوذرات اکسید آهن، محققان نانوساختاری ایجاد کردند که با قیمت کم و کارایی بالا می‌تواند انرژی خورشیدی را برای تولید برق مورد استفاده قرار دهد.

فناوری خورشیدی-حرارتی یک روش امیدوارکننده برای تولید انرژی سازگار با محیط زیست است که در حل بحران انرژی سوخت فسیلی می‌تواند نقش مهمی را ایفا کند.

این فناوری نور خورشید را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند. اما سرکوب اتلاف انرژی ضمن حفظ جذب بالا، چالش‌برانگیز است. برداشت کنندگان انرژی خورشیدی موجود که به میکروفناوری یا مهندسی مجدد متکی هستند، از مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری کافی برخوردار نیستند و به یک راهبرد جدید برای ضبط نور خورشیدی با کارایی بالا و در عین حال ساده سازی ساخت و کاهش هزینه‌ها نیاز دارند.

محققان دانشگاه هاربین، دانشگاه ژجیانگ، انستیتوی اپتیک چاژچون و دانشگاه ملی سنگاپور یک برداشت‌کننده انرژی خورشیدی با قابلیت‌های تقویت انرژی را طراحی کردند.

این دستگاه از نانوذراتی با ساختار شبه‌دوره‌ای استفاده می‌کند، به این معنی که بیشتر آن یک الگوی متناوب و سازگار است، در حالی که قسمت باقیمانده حاوی نقص تصادفی است که بر عملکرد آن تأثیر نمی‌گذارد. در حقیقت، آسان‌گیری در ملزومات ساخت و عدم اصرار بر ایجاد ساختار‌های متناوب کامل، موجب شده تا امکان مقیاس‌پذیری این دستگاه به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

فرآیند ساخت، از نانوذرات خود مونتاژ شونده استفاده می‌کند. انرژی حرارتی برداشت شده توسط دستگاه می‌تواند با استفاده از مواد ترموالکتریک به برق تبدیل شود.

یینگ لی از دانشگاه ژجیانگ گفت: «انرژی خورشیدی به‌عنوان یک موج الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس وسیع منتقل می‌شود. یک جذب‌کننده خوب خورشیدی باید بتواند موج را جذب کند و داغ شود و از این طریق انرژی خورشیدی را به انرژی حرارتی تبدیل کند. این فرآیند نیاز به جذب بالایی دارد و یک برداشت‌کننده خورشیدی نیز باید تابش حرارتی خود را برای حفظ انرژی حرارتی سرکوب کند، در واقع به یک انتشار حرارتی کم نیاز دارد (صفر به معنای عدم تابش) است.»

برای دستیابی به این اهداف، معمولاً سیستمی با ساختار نانوفوتونیک دوره‌ای استفاده می‌شود. اما انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری این ماژول‌ها به دلیل الگوی دقیق و هزینه‌های ساخت زیاد می‌تواند محدود باشد.

لی گفت: «بر خلاف راهبرد‌های قبلی، ساختار نانوفوتونیک ما توسط نانوذرات اکسید آهن (Fe ۳ O ۴) و به صورت خودآرایی ایجاد می‌شود و نیازی به روش‌های نانوساخت دست و پا گیر و پرهزینه نیست.»