ایجاد موادی از نور خورشیدی

دستیابی به موفقیتی در زمینه‌ی مصرف انرژی نور خورشید برای ایجاد موادی از نور خورشیدی

خلاصه:

محققان روشی جدید برای بهره برداری از خورشید، نه تنها به عنوان یک منبع قدرت، بلکه برای تولید یک سری مواد از نور خورشید به طور مستقیم را، کشف کرده‌اند. این موفقیت می‌تواند خورشید را به فروشگاهی بزرگ تبدیل کند، که هم مواد مورد نیاز برای دستگاه‌های خورشیدی را تولید می‌کند و هم انرژی بی نهایت برای سوخت رسانی به آنها را.
محققان در پیش رفت‌های اخیرشان در زمینه‌ی انرژی خورشیدی، روشی جدید برای بهره برداری از آن را کشف کرده‌اند، که نه تنها به خورشید به عنوان یک منبع بی نهایت انرژی نگاه می‌کند بلکه تولید یک سری مواد را نیز از انرژی خورشیدی امکان پذیر کرده است.
این موفقیت توسط مهندسان شیمی دانشگاه ایالتی اورگان به دست آمده است که به زودی می‌تواند هزینه‌های مربوط به انرژی خورشیدی را کاهش داده و سرعت فرآیند تولید محصولات سازگار با محیط زیست را بالا برده و خورشید را تبدیل به فروشگاهی بزرگ کند که هم می‌توان مواد لازم برای دستگاه‌های خورشیدی را از آن تهیه کرد و هم سوخت مورد نیاز برای این دستگاه‌ها را.
این یافته‌ها در مجله‌ی پیش رفت‌های RSC (RSC Advances) که متعلق به انجمن سلطنتی شیمی می‌باشد، با حمایت بنیاد ملی علوم، منتشر شد.
چی - هونگ چانگ (Chin – Hung Chang) استاد مهندسی شیمی در دانشگاه ایالتی اورگان و نویسنده‌ای پیش ‌قدم، در این زمینه، می‌گوید: "این یافته‌ها باید به موفقیت‌های بیشتری برسند چرا که بسیار سازگار با محیط زیست هستند."
چانگ می‌گوید: "چندین جنبه از این سیستم باید ادامه یابند تا هزینه‌های مربوط به انرژی خورشیدی را کاهش دهند و هنگامی که به طور گسترده‌ای استفاده شود، رد پای کارهای ما در آن معلوم باشد." طبق این موضوع می‌توان موادی که از انرژی خورشیدی به دست می‌آیند را در هر نقطه‌ای که یک منبع خورشیدی کافی وجود دارد، تولید کرد، و از طرفی، سهم انرژی در فرآیند تولید مواد شیمیایی را به صفر رساند.
روش بر اساس استفاده از یک میکرو راکتور "جریان مستمر" برای تولید جوهر نانو ذرات است که سلول‌های خورشیدی را از طریق پرینت ایجاد می‌کند. روش‌های موجود اکثراً بر پایه‌ی کار کرد دسته‌ای هستند که در بیشتر اوقات وقت گیر و پر هزینه می‌باشند.
در این فرآیند، نور خورشید شبیه سازی شده در میکرو راکتور خورشیدی متمرکز می‌شود تا سریعاً آن را گرم کند، در حالی که اجازه‌ی کنترل دما را نیز به آن می‌دهد تا به کیفیت محصول نهایی کمک نماید. نور در این آزمایش به صورت مصنوعی تولید می‌شود. اما این روند با نور مستقیم خورشید نیز قابل اجرا است و باعث کسر یک سری هزینه‌ها می‌شود.
چانگ گفت: "سیستم ما می‌تواند مواد انرژی خورشیدی را در یک دقیقه سنتز کند، در مقایسه با دیگر فرآیندهایی که ممکن است سی دقیقه تا دو ساعت طول بکشد."
این افزایش در سرعت عمل می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.
چانگ گفت: در این آزمایش‌ها، مواد خورشیدی از دی سلنید ایندیم مسی ساخته شده بودند، اما برای کاهش هزینه‌ی مواد ممکن است از یک ترکیب دیگر مانند سولفید قلع روی مسی نیز استفاده شود. برای این که فرآیند بتواند بیست و چهار ساعته کار کند، ابتدا از نور خورشید برای ایجاد نمک‌های مذاب استفاده می‌کنند که این نمک‌ها بعداً به عنوان یک منبع انرژی برای تولید استفاده می‌شوند. این موضوع می‌تواند، کنترل دقیق‌تر درجه حرارت فرآیند مورد نیاز برای ایجاد مواد از انرژی خورشیدی را فراهم کند.
فن استفاده از لایه‌های نازک سلول‌های خورشیدی، مبتنی بر Chalcogenide (یک ترکیب شیمیایی که دارای حداقل یک هالوژن و حداقل یک عنصر الکترو مثبت است)، در حال حاضر، باعث شده که راندمان تبدیل انرژی خورشیدی در آزمایشگاه‌ها در حدود 20% افزایش یابد، در حالی که تکنولوژی سیلیکون هزینه‌ها را پایین‌تر آورده است. به گفته‌ی آن‌ها، پیش رفت‌های بیشتری در بهره‌وری باید ممکن باشد.
یکی دیگر از مزایای این صفحات نازک در استفاده از انرژی خورشیدی، این است که جذب کننده‌ی انرژی خورشیدی می‌باشند. در واقع، استفاده از لایه‌های نازک 1 - 2 میکرونی به جای سلول‌های سیلیکونی 50 – 100 میکرونی، بسیار مرسوم‌تر است. این موضوع باعث شده که سلول‌های خورشیدی با پوشش نازکی که دارند به آسانی به هر ساختاری ملحق شوند، مانند پنجره‌ها، سقف‌های شیروانی، و هر چیز محتمل دیگر.
حمایت بیشتر برای این پروژه توسط مؤسسه‌ی میکرو تکنولوژی و علوم نانو اورگان (Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute) یا به اختصار ONAMI و مرکز فن آوری‌های پایدار و محیط زیست اورگان (Oregon Built Environment and Sustainable Technologies Center) یا به اختصار BEST فراهم شد.