يظهر نوع جديد من الخلايا "الشمسية" أنه يمكننا توليد الكهرباء حتى في الليل
.webp "الخلايا الشمسية في الليل.") |
| الخلايا الشمسية في الليل. |
تمتص تقنية الطاقة الشمسية التقليدية أشعة الشمس الواردة لتصطدم بالجهد الكهربي. من الغريب أن بعض المواد قادرة على السير في الاتجاه المعاكس ، لإنتاج الطاقة لأنها تشع الحرارة مرة أخرى في سماء الليل الباردة.
أظهر فريق من المهندسين في أستراليا الآن النظرية قيد التنفيذ ، باستخدام نوع التكنولوجيا الموجود بشكل شائع في نظارات الرؤية الليلية لتوليد الطاقة.
حتى الآن ، لا يولد النموذج الأولي سوى كمية صغيرة من الطاقة ، ومن غير المرجح أن يصبح مصدرًا تنافسيًا للطاقة المتجددة بمفرده - ولكن إلى جانب التكنولوجيا الكهروضوئية الحالية ، يمكنه تسخير الكمية الصغيرة من الطاقة التي يوفرها تبريد الخلايا الشمسية بعد يوم عمل طويل حار .
"الخلايا الكهروضوئية ، التحويل المباشر لضوء الشمس إلى كهرباء ، هي عملية اصطناعية طورها البشر من أجل تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ،" كما تقول فيبي بيرس ، عالمة الفيزياء من جامعة نيو ساوث ويلز.
"بهذا المعنى ، فإن عملية الإشعاع الحراري متشابهة ؛ نحن نقوم بتحويل الطاقة المتدفقة في الأشعة تحت الحمراء من أرض دافئة إلى الكون البارد."
من خلال ضبط الذرات في أي مادة تهتز بالحرارة ، فإنك تجبر إلكتروناتها على توليد تموجات منخفضة الطاقة من الإشعاع الكهرومغناطيسي على شكل ضوء الأشعة تحت الحمراء.
على الرغم من أن هذا الوميض الإلكتروني قد يكون باهتًا ، إلا أنه لا يزال لديه القدرة على إطلاق تيار بطيء من الكهرباء. كل ما نحتاجه هو إشارة مرور إلكترونية أحادية الاتجاه تسمى الصمام الثنائي.
يمكن للديود ، المصنوع من التركيبة الصحيحة من العناصر ، تبديل الإلكترونات في الشارع لأنه يفقد حرارته ببطء في بيئة أكثر برودة.
في هذه الحالة ، يتكون الصمام الثنائي من الزئبق الكادميوم تيلورايد (MCT). تُستخدم بالفعل في الأجهزة التي تكتشف ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وقدرة MCT على امتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء متوسط وطويل المدى وتحويله إلى تيار مفهوم جيدًا.
ما لم يكن واضحًا تمامًا هو كيف يمكن استخدام هذه الحيلة الخاصة بكفاءة كمصدر فعلي للطاقة.
تم تسخينه إلى حوالي 20 درجة مئوية (ما يقرب من 70 درجة فهرنهايت) ، ولّد أحد أجهزة الكشف الكهروضوئية MCT المختبرة كثافة طاقة تبلغ 2.26 ملي واط لكل متر مربع.
صحيح ، لا يكفي غلي إبريق من الماء لتحضير قهوة الصباح. ربما تحتاج إلى لوحات MCT كافية لتغطية عدد قليل من كتل المدينة لهذه المهمة الصغيرة.
ولكن هذا ليس هو الهدف حقًا ، نظرًا لأنه لا يزال مبكرًا جدًا في هذا المجال ، وهناك إمكانية لتطوير التكنولوجيا بشكل كبير في المستقبل.
يقول الباحث الرئيسي في الدراسة ، نيد إكينز دوكس: "في الوقت الحالي ، فإن العرض الذي لدينا مع الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري هو طاقة منخفضة نسبيًا. وكان أحد التحديات هو اكتشافه بالفعل".
"لكن النظرية تقول أنه من الممكن لهذه التكنولوجيا أن تنتج في النهاية حوالي 1/10 من طاقة الخلية الشمسية."
في هذه الأنواع من الكفاءات ، قد يكون من المفيد نسج ثنائيات MCT في شبكات كهروضوئية نموذجية بحيث تستمر في شحن البطاريات لفترة طويلة بعد غروب الشمس.
لكي نكون واضحين ، فإن فكرة استخدام تبريد الكوكب كمصدر لإشعاع منخفض الطاقة هي فكرة مسلية منذ فترة حتى الآن . شهدت الطرق المختلفة نتائج مختلفة ، وكل ذلك مع تكاليفها وفوائدها.
ومع ذلك ، من خلال اختبار حدود كل منها وضبط قدراتها لامتصاص المزيد من عرض النطاق الترددي للأشعة تحت الحمراء ، يمكننا التوصل إلى مجموعة من التقنيات القادرة على التخلص من كل قطرة من الطاقة من أي نوع من الحرارة الضائعة.
يقول إكينز دوكس : "في المستقبل ، يمكن لهذه التقنية أن تحصد تلك الطاقة وتزيل الحاجة إلى البطاريات في أجهزة معينة - أو تساعد في إعادة شحنها" .
"هذا ليس شيئًا تكون فيه الطاقة الشمسية التقليدية بالضرورة خيارًا قابلاً للتطبيق.