دستاورد پژوهشگران چینی: ساخت پوشش شفافی که پنجره را به پنل خورشیدی تبدیل می‌کند
دستاورد پژوهشگران چینی: ساخت پوشش شفافی که پنجره را به پنل خورشیدی تبدیل می‌کند
دانشمندان پوششی شفاف و نوآورانه ساخته‌اند که می‌تواند شیشه‌های معمولی را به پنل‌های خورشیدی کارآمد تبدیل کند، بی‌آنکه شفافیت آن‌ها کاهش یابد. این دستاورد حاصل تلاش گروهی از پژوهشگران دانشگاه نانجینگ چین است که تاکنون نمونه‌ای اولیه و کوچک از این پوشش انقلابی را ساخته‌اند. در صورت به‌کارگیری این فناوری در مقیاس جهانی و نصب روی پنجره‌ها، ظرفیت تولید تراوات‌ها انرژی پاک فراهم خواهد شد.
به‌گزارش ساینس‌آلرت، پوشش تازه با نام «متمرکزکننده‌ی خورشیدی بی‌رنگ و پراش‌گونه یک‌سویه» (CUSC) شناخته می‌شود. این ماده بخشی از فوتون‌های نور خورشید را به لبه‌های شیشه هدایت و سلول‌های فتوولتائیک انرژی را به برق تبدیل می‌کند، در حالی که بخش دیگر نور همچنان از شیشه می‌گذرد.
وی هو، مهندس اپتیک، در توضیح دستاورد جدید می‌گوید: «طراحی CUSC گامی حیاتی در ادغام فناوری خورشیدی با معماری شهری است، بدون آنکه زیبایی فضا قربانی شود. این فناوری راهبردی عملی و مقیاس‌پذیر برای کاهش کربن و دستیابی به خودکفایی انرژی به شمار می‌رود.»
ویژگی کلیدی فناوری تازه در انتخاب تنها یک نوع قطبش نور نهفته است
برتری پوشش چینی‌ها نسبت به نمونه‌های موجود، در شفافیت و مقیاس‌پذیری و کارایی آن نهفته است. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که ۶۴٫۲ درصد نور مرئی از آن عبور می‌کند و دقت رنگی تا ۹۱٫۳ درصد حفظ می‌شود. ساختار این ماده بر پایه «کریستال مایع کلستریک» (CLC) طراحی شده است؛ موادی با ویژگی‌های نوری خاص که امکان تعامل کنترل‌شده با نور را فراهم می‌کنند. با لایه‌چینی متوالی کریستال‌های مایع کلستریک، پوشش می‌تواند تمام طیف نور را پوشش دهد.
ویژگی کلیدی فناوری تازه در انتخاب تنها یک نوع قطبش نور نهفته است؛ یعنی یکی از شیوه‌های حرکت موجی نور برای تولید انرژی به دام افتاده و هدایت می‌شود، در حالی که شیشه همچنان عملکرد عادی یک پنجره را دارد.
دوی ژانگ، مهندس اپتیک، توضیح می‌دهد: «با مهندسی ساختار فیلم‌های کریستال مایع کلستریک، سیستمی ایجاد کردیم که نور قطبیده دایره‌ای را به‌طور انتخابی پراش می‌دهد و آن را با زاویه‌های تند به درون موج‌بر شیشه هدایت می‌کند.»
بیشتر بخوانید
نتایج آزمایش‌ها با نور لیزر سبز، رنگی که چشم انسان بیشترین حساسیت را به آن دارد، نشان داد ۳۸٫۱ درصد انرژی موجود جذب و به برق تبدیل شده است؛ ظرفیتی که پتانسیل بالای این فناوری را تأیید می‌کند. در شرایط واقعی‌تر و با کل طیف نور خورشید، بازده کلی به ۱۸٫۱ درصد رسید.
نمونه‌ی اولیه‌ی ۲٫۵ سانتی‌متری ساخته‌شده با این پوشش، توانست انرژی لازم برای راه‌اندازی یک فن کوچک را فراهم سازد. به‌گفته‌ی پژوهشگران، اگر این فناوری در ابعاد یک پنجره‌ی کامل به کار گرفته شود، می‌تواند به میزان چشمگیری برق تولید کند.
قابلیت نصب پوشش روی شیشه‌های معمولی و بی‌نیازی از تغییرات اساسی، امید به تجاری‌سازی این فناوری را افزایش داده است. بااین‌حال، بهبود پایداری، اصلاح فرآیندهای تولید و افزایش راندمان تبدیل انرژی نیز همچنان ضروری است. در حال حاضر، راندمان تبدیل کل تنها ۳٫۷ درصد گزارش شده است. پژوهشگران در مطالعه‌ی خود یادآور شده‌اند: «برای تولید در مقیاس صنعتی، باید اصلاحاتی در مواد و فرآیندها اعمال شود.»
نتایج پژوهش در نشریه PhotoniX منتشر شده است.
منبع : زومیت
