چگونه سلول های خورشیدی را لاغر کنیم

نور خورشید یکی از عوامل لازم برای رشد و حیات همه چیز است. به نظر پایان ناپذیر است. بنابراین، انرژی خورشیدی پس از انرژی باد و انرژی آب به خوش بینانه ترین منبع انرژی «آینده» تبدیل شده است. دلیل اضافه کردن پیشوند "آینده" این است که انرژی خورشیدی هنوز در مراحل اولیه است. و اگرچه منابع انرژی خورشیدی دارای مزایای بسیاری است، صنعت انرژی خورشیدی داخلی به دلیل قابلیت تبدیل انرژی ضعیف و استفاده ناکافی از منابع مازاد بوده است.

توسعه انرژی خورشیدی احتمالاً به اواسط قرن نوزدهم بازمی گردد. در آن زمان اختراع استفاده از نیروی بخار برای تولید انرژی الکتریکی باعث شد تا مردم متوجه شوند که انرژی حرارتی و انرژی الکتریکی را می توان به یکدیگر تبدیل کرد و انرژی خورشیدی مستقیم ترین منبع تولید انرژی حرارتی است. تا به حال، پنل های خورشیدی احتمالاً بیشترین استفاده را در بازار غیرنظامی دارند. آنها می توانند نور خورشید را جذب کنند و انرژی تابش خورشید را به طور مستقیم یا غیرمستقیم به انرژی الکتریکی از طریق اثر فوتوالکتریک یا اثر فتوشیمیایی تبدیل کنند.

اکثر محصولات الکترونیکی هوشمند امروزی از باتری های لیتیومی قابل شارژ استفاده می کنند. به خصوص دستگاه های الکترونیکی سیار، به دلیل سبک بودن، قابل حمل بودن و عملکردهای کاربردی بسیاری، کاربران در حین استفاده از شرایط محیطی محدود نمی شوند و زمان کار طولانی است. بنابراین، باتری‌های لیتیومی با وجود ضعف‌های عمر باتری، به رایج‌ترین انتخاب تبدیل شده‌اند.

در مقایسه با باتری های لیتیومی، یکی از معایب سلول های خورشیدی آشکار است، یعنی نمی توان آنها را از نور خورشید جدا کرد. تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی با نور خورشید در زمان واقعی هماهنگ می شود. بنابراین برای انرژی خورشیدی فقط در روز و یا حتی فقط در روزهای آفتابی قابل استفاده است. با این حال، برخلاف باتری‌های لیتیومی، تا زمانی که به طور کامل شارژ شوند، می‌توان آن‌ها را کاملاً از محدودیت‌های زمانی و محیطی رها کرد و با انعطاف‌پذیری از آن‌ها استفاده کرد.

مشکلات در "کوچک کردن"سلول های خورشیدی

از آنجایی که سلول‌های خورشیدی خود نمی‌توانند انرژی الکتریکی را ذخیره کنند، که یک اشکال بسیار بزرگ برای کاربردهای عملی است، محققان این ایده را مطرح کردند که از سلول‌های خورشیدی همراه با باتری‌هایی با ظرفیت فوق‌العاده استفاده کنند. باتری های سرب اسیدی رایج ترین نوع سیستم تامین انرژی خورشیدی هستند. کلاس باتری با ظرفیت بالا. ترکیب این دو محصول باعث می شود که سلول خورشیدی بسیار بزرگ از قبل «بزرگتر» شود. اگر می‌خواهید آن را روی دستگاه‌های تلفن همراه اعمال کنید، ابتدا باید فرآیند «کم کردن» را طی کنید.

از آنجایی که نرخ تبدیل انرژی بالا نیست، ناحیه نور خورشید سلول های خورشیدی معمولاً بزرگ است، که اولین مشکل فنی عمده ای است که در سفر "کوچک کردن" آنها با آن مواجه می شوند. حد فعلی نرخ تبدیل انرژی خورشیدی حدود 24٪ است. در مقایسه با تولید پنل های خورشیدی گران قیمت، مگر اینکه در یک منطقه بزرگ استفاده شود، عملی بودن آن بسیار کاهش می یابد، چه رسد به استفاده در دستگاه های تلفن همراه.

از آنجایی که نرخ تبدیل انرژی زیاد نیست، ناحیه نور خورشید سلول های خورشیدی معمولا بزرگتر است.

چگونه سلول های خورشیدی را "لاغر کنیم"؟

ترکیب سلول های خورشیدی با باتری های لیتیومی قابل بازیافت یکی از جهت گیری های تحقیق و توسعه کنونی محققان علمی است و همچنین راهی موثر برای بسیج سلول های خورشیدی است. رایج ترین محصول قابل حمل سلول خورشیدی پاور بانک است. با تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی و ذخیره آن در باتری لیتیومی داخلی، پاوربانک خورشیدی می تواند تلفن های همراه، دوربین های دیجیتال، تبلت ها و سایر محصولات را شارژ کند که هم صرفه جویی در مصرف انرژی و هم سازگار با محیط زیست است.

سلول های خورشیدی که واقعاً می توانند به صنعتی شدن دست یابند عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند: دسته اول سلول های سیلیکونی کریستالی شامل سلول های سیلیکونی پلی کریستالی و سلول های سیلیکونی مونو کریستالی هستند که بیش از 80 درصد از سهم بازار را به خود اختصاص می دهند. دسته دوم سلول‌های لایه نازک هستند که به سلول‌های سیلیکونی آمورف تقسیم می‌شوند، فرآیندی ساده و هزینه کم دارند، اما کارایی آن‌ها پایین است و نشانه‌هایی از افت وجود دارد.

سلول های خورشیدی لایه نازک تنها چند میلی متر ضخامت دارند و می توان آنها را خم کرد و تا کرد. آنها همچنین می توانند از انواع مواد مختلف به عنوان مواد بستر استفاده کنند. آنها می توانند به طور مستقیم به باتری های لیتیومی برای شارژ متصل شوند، به این معنی که سلول های خورشیدی می توانند به شارژرهای جدید سازگار با محیط زیست تبدیل شوند. هنوز خیلی ممکن است. علاوه بر این، این نوع شارژر را می توان در اشکال مختلف ارائه کرد که حمل آن را راحت تر می کند. برای مثال آویزان کردن به کیف یا لباس مدرسه می تواند تلفن همراه را شارژ کند و مشکل عمر باتری به راحتی حل می شود.

اکنون بسیاری از توسعه دهندگان بر این باورند که باتری های لیتیومی ساخته شده از گرافن یک پیشرفت مهم در حل مشکل عمر باتری دستگاه های الکترونیکی سیار هستند. اگر بتوان نرخ تبدیل سلول های خورشیدی در واحد سطح را به طور موثر بهبود بخشید، آنگاه شکل خنک شارژ موبایل در هر زمان و هر مکان به منبع انرژی آینده تبدیل خواهد شد. راه عالی برای اعمال سوالات

خلاصه: انرژی خورشیدی سخاوتمندانه ترین هدیه طبیعت است، اما استفاده از انرژی خورشیدی هنوز خیلی محبوب نیست. هنوز مشکلاتی با هزینه بالا و راندمان تبدیل کم در استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید برق وجود دارد. تنها با افزایش مؤثر نرخ تبدیل انرژی خورشیدی در واحد سطح می‌توانیم به طور مؤثر از انرژی استفاده کرده و به انتقال کامل از انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی دست یابیم. تا آن زمان، تحرک سلول های خورشیدی دیگر مشکلی نخواهد داشت.