پنجره‌هایی که برق تولید می‌کنند!

محققان دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس موفق به ساخت نوع جدیدی از سلول‌های خورشیدی شفاف شده‌اند که پیشرفت بزرگی در تولید برق از پنجره‌های ساختمان‌ها و منازل با حفظ ویژگی شفافیت محسوب می‌شود.

این محققان در پژوهش خود به توصیف گونه جدیدی از سلول خورشیدی پلیمری پرداخته‌اند که بیشتر با جذب نور مادون قرمز و نه نور مرئی، به تولید انرژی می‌پردازد و در نتیجه، این سلول‌ها را تا ۷۰ درصد برای چشم انسان شفاف می‌کند. این دستگاه از یک پلاستیک فتوولتائیک ساخته شده که نور مادون قرمز را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند.

سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل مزیت‌های آنها بر فناوری سلول‌های خورشیدی رقیب، موفق به جلب توجه بیشتری شده‌اند. دانشمندان همچنین در حال بررسی این سلول‌ها برای پتانسیل آنها در کاربردهای دیگر هستند.

چندین کاربری دیگر با دستگاه‌های پرکاربرد فتوولتائیک کاملا شفاف قابل اجرا است که از آن جمله می‌توان به فتوولتائیک ادغام شده در ساختمان و شارژرهای فتوولتائیک کاملاً شفاف ادغام شده برای دستگاه‌های الکترونیک قابل حمل اشاره کرد.

تلاش‌های پیشین برای ایجاد سلول‌های خورشیدی پلیمری شفاف و نیمه شفاف با شفافیت پایین نور مرئی و یا کارایی پایین دستگاه روبه‌رو بودند؛ چرا که مواد فتوولتائیک کاملاً شفاف پلیمری و رساناهای شفاف، بخوبی در طراحی و ساخت دستگاه اعمال نشده بودند.

این محققان سلول‌های خورشیدی پلیمری با کارایی بالا و دارای شفافیتی واضح را با الحاق پلیمر حساس به نور مادون قرمز، با استفاده از فیلم‌های کامپوزیت نانوسیم نقره، به عنوان الکترود شفاف، نمایش دادند. پلیمر فوتواکتیو نزدیک مادون قرمز بیشتر به جذب نور نزدیک مادون قرمز می‌پردازد اما به نور مرئی کمتر حساس است که عملکرد سلول خورشیدی و شفافیت در ناحیه طول موج مرئی را متعادل می‌کند.

دستاورد دیگر، یک رسانای شفاف ساخته‌شده از ترکیبی از نانوسیم نقره و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بوده که قابل جایگزینی برای الکترود فلزی مات مورد استفاده در گذشته است. این الکترود کامپوزیتی، همچنین به سلول‌های خورشیدی اجازه می‌دهد تا با فرایند شدن محلولی به شکل اقتصادی ساخته شود. با این ترکیب، چهار درصد بازده تبدیل نیرو برای سلول‌های خورشیدی پلیمری فرایند شده به‌صورت محلول و شفاف بدست آمده است.

جزئیات این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.