تبلیغات
بانک چشمگیر مقالات ، تحقیق ، رساله و پایان نامه - شیوه‌ای متفاوت در تولید برق از انرژی خورشید
پژوهش ها و تحقیق آماده ، انشای آماده ، نوشته آماده برای مدرسه

شیوه‌ای متفاوت در تولید برق از انرژی خورشید

نویسنده :ستاره هاشمی
تاریخ:یکشنبه 25 دی 1390-08:27 ب.ظ

شیوه‌ای متفاوت در تولید برق از انرژی خورشید
به نظر می‌رسد بشر نمی‌تواند به این زودی‌ها از ماده ارزشمندی همچون سیلیكون خداحافظی كند. هم‌اكنون از این ماده در بسیاری از عرصه‌های نوین علمی ‌ كاربردی استفاده می‌شود و حتی بالا بودن نسبی هزینه استفاده از این ماده هم موجب نشده تا از مزایای بهره‌گیری از آن چشم‌پوشی شود. سیلیكون در مقایسه با بسیاری از مواد و عناصر دیگر كه در صنایع الكترونیك به كار گرفته می‌شود از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و در عین حال به وفور پیدا می‌شود. اكنون آینده تازه‌ای برای این ماده و نحوه به كارگیری آن ترسیم شده است كه احتمالا در آینده‌ای نه‌چندان دور بسیاری از معادلات تعریف‌شده در فناوری تولید برق خورشیدی را بر هم خواهد زد. البته برق خورشیدی مفهوم تازه‌ای به شمار نمی‌آید. از مدت‌ها پیش رقابت تنگاتنگی در زمینه تولید هرچه ارزان قیمت‌تر و با راندمان كاری بالاتر آغاز شده است اما اكنون باید گفت سر و كله رقیب تازه‌ای در این میدان رقابت پیدا شده است: میكروسیم‌های سیلیكونی‌.

در دنیای تولید برق خورشیدی انجام هرگونه تلاشی برای تولید سیم‌های فوق‌العاده باریك جهت تبدیل نور خورشید به الكتریسیته به یك رویه هیجان‌انگیز تبدیل شده است اما در فناوری نوینی كه هم‌اكنون در مراحل كاملا ابتدایی خود قرار دارد، شیوه‌ای موثر جهت افزایش راندمان كاری سیم‌ها ابداع شده كه به عقیده كارشناسان كلید معمای به دست آوردن انبوهی از برق خورشیدی در آینده در خود دارد.

نكته عجیب و البته تا حد زیادی ناامیدكننده در زمینه استفاده از سیم‌ها برای تولید برق خورشیدی به راندمان بسیار ناچیز آنها مربوط است. تحقیقات نشان داده‌اند كه این نوع سیم‌ها همواره از راندمانی بین یك تا 2 درصد برخوردارند كه باید پذیرفت راندمان اصلا مناسبی نیست! ناتان لویس از شیمیدان‌های انستیتو فناوری كلتك در این خصوص می‌گوید: همواره این پرسش مطرح بوده كه آیا می‌توان این راندمان را تا حد قابل‌توجهی افزایش داد؟ او ادامه می‌دهد: ما نشان داده‌ایم كه این راندمان تا 3 درصد هم می‌رسد و البته مشخص شده است كه هیچ دلیلی وجود ندارد تا به راندمانی بالاتر از 10 درصد فكر كنیم. البته این اعداد صرفا به گذشته مربوط می‌شوند و ما درحال صحبت كردن درباره آینده هستیم!

میكروسیم‌های سیلیكونی‌ كه كمی از نسخه نانویی و شناخته‌شده‌تر خود بزرگتر هستند با استفاده از زیرلایه سیلیكونی‌ و البته ریز قطراتی از جنس طلا ساخته می‌شوند. در دماهای بالا، یك تك سیم به سرعت از تك قطره طلا جوانه می‌زند، دقیقا مشابه یك ساقه بسیار نازك علف. طلا كاتالیزور بسیار عالی برای رشد سیم است با این حال با ناخالصی‌هایی نیز همراه است. همین ناخالصی‌ها مشكلات زیادی را ایجاد می‌كنند كه ازجمله آنها می‌توان به ایجاد موانعی بر سر راه انتقال الكترون‌ها درون سیم‌ها اشاره كرد. در نتیجه راندمان كاری سیم‌ها كاهش پیدا می‌كند.

لویس و تیم تحقیقاتی همراهش به استفاده از مس به جای طلا به عنوان یك كاتالیزور روی آوردند. نتیجه تقریبا دلگرم‌كننده بود چون آنها شاهد افزایش راندمان كاری سیم‌های جدید تا 2 برابر سیم‌های قبلی بودند. عقیده آنها بر این است كه دلیل افزایش این راندمان كاری به خلوص بالاتر سیلیكون و قابلیت افزایش یافته انتقال الكترون در مقایسه با تلاش‌های قبلی و بخصوص زمانی كه از طلا استفاده می‌شد باز می‌گردد. این یك شروع خوب بوده است. جایی كه می‌توان به افزایش راندمان كاری سیم‌ها و رساندن آن به اعداد دو رقمی در آینده نیز امیدوار بود. آنها برای این‌كه نشان‌دهند نتیجه تلاش‌هایشان تا چه حد امیدواركننده بوده است، گزارشی منتشر كردند كه در آن از رسیدن راندمان كاری سیم‌ها به عدد 4 خبر داده است. آنها در این زمینه از عبارت ( Packingباربندی) استفاده كرده‌اند. این عبارت در حقیقت مبنای اندازه‌گیری از میزان سطحی از هر ارائه است كه نشان می‌دهد چه مقدار از آن با سیم‌ها پوشانده شده است. از این رو می‌توان گفت كسر باربندی 4 درصدی به معنای آن است كه 96 درصد از سطح ارائه یاد شده از هیچ سیمی برخوردار نیست و به همین دلیل قابلیت دریافت نور خورشید و تبدیل آن به الكتریسیته را ندارد. لویس معتقد است افزایش كسر باربندی به 15 تا 20 درصد موجب می‌شود تا راندمان كاری تولید برق خورشیدی به طرز خیره‌كننده‌ای افزایش پیدا كند.

البته برخی نسبت به ساده بودن این افزایش راندمان قابل‌توجه ابراز تردید كرده‌اند. به عنوان مثال ری لاپیر از دانشگاه مك مستر در انتاریو می‌گوید: اگر افزایش این راندمان كاری تا این حد آسان است چرا تا پیش از این انجام نشده است. او ادامه می‌دهد: از بعد تكنیكی افزایش كسر باربندی از طریق تكنیكی موسوم به فوتولیتوگرافی صورت می‌گیرد كه معمولا برای تولید سلول‌های خورشیدی در ابعاد كلان و تجاری بسیار هزینه‌بر است. مشكل دیگری كه لاپیر به عنوان یك تردید به آن نگاه می‌كند ظرفیت انتقال الكترون در سیم‌هاست. هنگامی كه فوتون‌های نور خورشید به وسیله سیم‌ها به دام می‌افتند، الكترون‌هایی را تولید می‌كنند كه باید در ادامه از این ماده (سیم) گریخته تا بتوانند جریان الكتریكی تولید كنند. اگرچه الكترون‌ها به راحتی در سطح سیم‌ها به دام می‌افتند با این حال راندمان آنها كاهش كلی پیدا می‌كند. برای تولید سلول‌های خورشیدی نازك فیلم باید بر این چالش بزرگ غلبه كرد. این چالش زمانی كه صحبت از سیم‌های بسیار نازك و نزدیك به ابعاد نانویی است به مراتب حادتر می‌شود.

سیم‌هایی كه لویس و تیم تحقیقاتی همراهش در محیط آزمایشگاهی تولید كرده‌اند 6/1 میكرومتر ضخامت دارند و در عین حال از قابلیت بالایی در انتقال الكترون‌ها برخوردارند. همین مشخصه‌ها موجب شده تا آینده استفاده از آنها روشن باشد. هزینه‌ای كه برای تولید این سیم‌ها به كار گرفته می‌شوند در كل پایین بوده و این به معنای آن است كه می‌توان مستقیما آنها را به عنوان الكترود جهت فرآیند هیدرولیز كردن آب به كار گرفت.

محققان بر این عقیده‌اند كه فناوری میكروسیم‌های خورشیدی هنوز در ابتدایی‌ترین مراحل توسعه خود قرار دارند و نمی‌توان گفت به این زودی‌ها به عنوان رقیبی جدی برای فیلم‌های باریك خورشیدی كه كاربرد نسبتا گسترده‌ای پیدا كرده‌اند خودنمایی كنند. فیلم‌های باریك خورشیدی نسبتا ارزان‌قیمت بوده و راندمان كاری بین 10 تا 12 درصد دارند. این در حالی است كه سیلیكون به عنوان یك ماده خام شناخته شده كه در تولید سیم‌های یاد شده به كار گرفته می‌شود نسبت به مواد دیگری نظیر كادمیوم كه در ساخت فیلم‌های نازك امروزی به كار گرفته می‌شوند در طبیعت یافت می‌شوند. این به معنای آن است كه مقدمات كار فراهم است اما توسعه آن هنوز به زمان زیادی نیاز دارد. برخی محققان زمانی بین 10 تا 15 سال آینده را به عنوان سرآغاز تولید انبوه و تجاری این دسته از سیم‌ها عنوان می‌كنند. تا آن زمان پیش‌بینی می‌شود با كمك گرفتن از سایر فناوری‌های مرتبط راندمان مورد نظر دانشمندان باز هم افزایش پیدا كند. 15 تا 20 سال آینده زمانی است كه صنایع الكترونیك جهان پیشرفت خیره‌كننده‌ای یافته و البته بستر مناسبی نیز برای خودنمایی این دسته از سیم‌های تولیدكننده برق فراهم شده است.

حمیده حسینی
منبع:
technology review




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.