دانشمندان موفق به توسعه نسل جدیدی از پنجرههای خورشیدی نیمهشفاف شدهاند که علاوه بر عبور دادن نور طبیعی، قادرند از نور خورشید و حتی نور داخل ساختمان برق تولید کنند. به گزارش تجارت نیوز، پیشرفت فناوری انرژیهای تجدیدپذیر هر روز مرزهای تازهای را فتح میکند. در سالهای اخیر تمرکز بسیاری از پژوهشگران بر افزایش بازده پنلهای خورشیدی بوده است، اما اکنون محققان بینالمللی راهکاری ارائه کردهاند که میتواند ظاهر ساختمانها را نیز متحول کند. آنها موفق شدهاند پنجرههایی طراحی کنند که ضمن حفظ شفافیت، انرژی نور خورشید و حتی نور مصنوعی داخل ساختمان را به برق تبدیل میکنند. این فناوری میتواند آسمانخراشها، برجهای اداری، مراکز تجاری و حتی خودروها را به منابع دائمی تولید انرژی پاک تبدیل کند؛ آن هم بدون نیاز به نصب پنلهای خورشیدی سنتی روی پشتبام. پنجرههای خورشیدی؛ نسل جدید فناوری تولید برق تیمی از پژوهشگران بینالمللی به رهبری دانشمندان دانشگاه کالج لندن (UCL) موفق به طراحی سلولهای خورشیدی نیمهشفافی شدهاند که قابلیت نصب روی پنجره ساختمانها را دارند. این سلولها در حالی که امکان عبور بخشی از نور طبیعی را فراهم میکنند، همزمان انرژی نور خورشید و حتی نور محیط داخلی ساختمان را جذب کرده و آن را به برق تبدیل میکنند. نتایج این پژوهش که در مجله معتبر Advanced Energy Materials منتشر شده، نشان میدهد این فناوری میتواند حتی در روزهای ابری، هنگام غروب یا در شرایطی که تنها نور مصنوعی داخل ساختمان وجود دارد نیز به تولید برق ادامه دهد. این ویژگی، پنجرههای خورشیدی را نسبت به بسیاری از پنلهای خورشیدی رایج متمایز میکند؛ زیرا بیشتر پنلهای متداول تنها در حضور مستقیم نور خورشید بیشترین بازده را دارند. پنجرههایی که هم نور عبور میدهند و هم برق تولید میکنند یکی از مهمترین چالشهای توسعه پنجرههای خورشیدی، حفظ شفافیت شیشه بوده است. پژوهشگران در این پروژه موفق شدهاند پنجرهای طراحی کنند که حدود ۳۰ درصد نور خورشید را از خود عبور میدهد و فضای داخلی ساختمان همچنان از نور طبیعی بهرهمند میشود. اگرچه شیشههای معمولی بین ۸۰ تا ۹۰ درصد نور را منتقل میکنند، اما در مقابل هیچ انرژی تولید نمیکنند. پنجرههای جدید با وجود کاهش میزان عبور نور، قابلیت تولید برق از نور طبیعی و مصنوعی را دارند و همین موضوع میتواند ارزش اقتصادی قابل توجهی برای ساختمانهای مدرن ایجاد کند. استفاده از پروسکایت؛ مادهای که آینده انرژی خورشیدی را تغییر میدهد راز موفقیت این فناوری در استفاده از مادهای پیشرفته به نام پروسکایت نهفته است. این ماده در سالهای اخیر به یکی از مهمترین گزینهها برای ساخت سلولهای خورشیدی نسل جدید تبدیل شده است. برخلاف پنلهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون که عملکرد اصلی آنها وابسته به نور مستقیم خورشید است، ترکیب شیمیایی پروسکایت به گونهای قابل تنظیم است که بتواند طول موجهای مختلف نور، از جمله نور لامپها و روشنایی داخل ساختمان را نیز جذب کند. به همین دلیل پنجرههای ساختهشده با این فناوری حتی در شب یا محیطهای بسته نیز قادر به تولید برق خواهند بود. طراحی فوقالعاده نازک برای حفظ شفافیت محققان برای دستیابی به بهترین عملکرد از مدلسازیهای پیشرفته رایانهای استفاده کردند تا ضخامت ایدهآل لایههای تشکیلدهنده سلول خورشیدی را تعیین کنند. در نهایت آنها موفق شدند لایه جذبکننده نور را با ضخامت تنها ۱۸۵ نانومتر تولید کنند؛ ضخامتی که حدود ۵۰۰ برابر نازکتر از موی انسان است. این در حالی است که در سلولهای خورشیدی رایج، لایه پروسکایت معمولاً سه تا چهار برابر ضخیمتر ساخته میشود. نازک بودن این لایه باعث شده است که علاوه بر حفظ شفافیت پنجره، بازده تولید انرژی نیز در سطح قابل قبولی باقی بماند. افزایش دوام سلولهای خورشیدی با یک مولکول ویژه یکی از مشکلات رایج سلولهای خورشیدی پروسکایتی، وجود نقصهایی در ساختار کریستالی آنهاست که باعث به دام افتادن الکترونها و کاهش راندمان تولید برق میشود. پژوهشگران برای رفع این مشکل از مولکولی با نام ۳-تریفلوئورومتیل-۱H-۱،۲،۴-تریآزول استفاده کردند. این ترکیب شیمیایی تعداد نقصهای موجود در ساختار پروسکایت را کاهش داده و همزمان پایداری کریستالها را افزایش میدهد. نتیجه این اقدام، افزایش طول عمر سلول خورشیدی و حفظ عملکرد آن در طول زمان است. کشف الکترودی که نور را مسدود نمیکند در سلولهای خورشیدی متداول معمولاً از الکترودهای طلایی استفاده میشود که بخش قابل توجهی از نور را جذب کرده و مانع عبور آن میشوند. اما پژوهشگران این پروژه موفق شدند الکترودی نیمهشفاف طراحی کنند. آنها یک لایه بسیار نازک طلا را میان دو لایه شفاف از اکسید مولیبدن قرار دادند. این ساختار جدید بازتاب نور را کاهش داده و اجازه میدهد نور بیشتری از الکترود عبور کند. نتیجه این نوآوری، افزایش شفافیت پنجره بدون کاهش قابل توجه راندمان تولید برق بوده است. راندمان چشمگیر در نور خورشید و نور داخلی برای ارزیابی عملکرد این فناوری، تیم تحقیقاتی نمونهای به ابعاد ۳۰ در ۳۰ سانتیمتر تولید کرد. نتایج آزمایشها نشان داد این پنجره خورشیدی توانسته است حدود ۲۲ درصد انرژی نور داخلی با شدت هزار لوکس را به برق تبدیل کند؛ عددی که برای سلولهای خورشیدی نیمهشفاف یک رکورد قابل توجه محسوب میشود. همچنین این فناوری موفق شد ۱۴ درصد از انرژی نور خورشید را به برق تبدیل کند. اگرچه این میزان نسبت به برخی پنلهای خورشیدی سیلیکونی کمتر است، اما با توجه به شفاف بودن پنجره و قابلیت تولید برق از نور محیط، دستاورد بسیار مهمی به شمار میرود. مقاومت بالا در برابر گذر زمان یکی دیگر از ویژگیهای مهم این فناوری، دوام مناسب آن است. بر اساس آزمایشهای استاندارد شتابیافته، این پنجرههای خورشیدی پس از ۳۰۰ ساعت قرار گرفتن مداوم در معرض نور همچنان ۸۰ درصد راندمان اولیه خود را حفظ کردند. این ن
