انقلابی در انرژی خورشیدی؛ ساخت ژنراتور ترموالکتریک با بازدهی ۱۵ برابری

به گزارش گروه علمی ایرنا، وبگاه سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی آورده است که پژوهشگرانی که به دنبال استقلال بیشتر انرژی هستند، ژنراتور‌های ترموالکتریک خورشیدی (STEGs) را به‌عنوان راه‌حلی احتمالی برای تولید برق خورشیدی بررسی کرده‌اند.

برخلاف سلول‌های فتوولتائیک موجود در بیشتر پنل‌های خورشیدی، ژنراتور‌های ترموالکتریک خورشیدی می‌توانند اَشکال مختلف انرژی گرمایی را نیز مانند نور مستقیم خورشید جذب کنند.

این دستگاه‌ها شامل یک سمت داغ و یک سمت سرد هستند که توسط مواد نیمه‌هادی از هم جدا شده‌اند و اختلاف دمای بین آنها از طریق اثر سیبِک (Seebeck effect) برق تولید می‌کند.

با این حال، استفاده گسترده از ژنراتور‌های ترموالکتریک خورشیدی به دلیل بازدهی پایین آنها محدود شده است. در زمان حاضر، بیشتر مدل‌ها کمتر از یک درصد نور خورشید ورودی را به برق تبدیل می‌کنند که بسیار کمتر از نرخ تبدیل حدوداً ۲۰ درصدی پنل‌های خورشیدی رایج خانگی است.

رویکرد نوآورانه پژوهشگران دانشگاه روچستر

پژوهشگران مؤسسه اُپتیک دانشگاه روچستر، با توسعه روش‌های جدید، این شکاف بازدهی را به‌طور چشمگیری کاهش دادند.

آنها در مطالعه‌ای که در مجله نور: علم و کاربردها/ Light: Science and Applications منتشر شد، روش‌های منحصر‌به‌فرد مهندسی طیفی (spectral engineering) و مدیریت حرارتی (thermal management) خود را برای ساخت یک دستگاه ژنراتور ترموالکتریک خورشیدی توصیف کردند که ۱۵ برابر بیشتر از دستگاه‌های قبلی، توان تولید می‌کند.

چونلی گو (Chunlei Guo)، استاد اپتیک و فیزیک و دانشمند ارشد آزمایشگاه فناوری لیزر‌های پرانرژی روچستر، می‌گوید: چندین دهه است که جامعه پژوهشی بر بهبود مواد نیمه‌هادی استفاده‌شده در ژنراتور‌های ترموالکتریک خورشیدی متمرکز بوده و پیشرفت‌های متوسطی در بازده کلی حاصل کرده است.

در این مطالعه، ما اصلاً سراغ مواد نیمه‌هادی نرفتیم؛ در عوض، بر روی سمت‌های داغ و سرد دستگاه تمرکز کردیم. با ترکیب جذب بهتر انرژی خورشیدی و به‌دام‌اندازی حرارت در سمت داغ و تخلیه بهتر حرارت در سمت سرد، پیشرفتی شگفت‌انگیز در بازدهی رقم زدیم.

در این مطالعه، گو و گروه پژوهشی‌اش با یک آزمایش علمی ساده نشان دادند که چگونه ژنراتور‌های ترموالکتریک خورشیدی می‌توانند بسیار مؤثرتر از روش‌های فعلی، اِ‌ل‌ای‌دی‌ها را تغذیه کنند.

گو می‌گوید: می‌توان از این فناوری برای تأمین انرژی حسگر‌های بی‌سیم اینترنت اشیا، تغذیه دستگاه‌های پوشیدنی یا به‌عنوان سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر خارج از شبکه در مناطق روستایی نیز استفاده کرد.