เซลล์สุริยะหลายชั้นบางเฉียบที่ใช้วัสดุนาโนโครงสร้าง

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกให้ความสนใจอย่างมากในการปรับปรุงระบบแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ ในความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์จึงตัดสินใจที่จะลดความหนาของเซลล์แสงอาทิตย์ลง

แผงแบบใหม่นั้นสามารถเหนือกว่าโซลูชันดังกล่าวและในแง่ของการผลิตไฟฟ้าต่อกิโลกรัมของวัสดุที่ใช้มันจะด้อยกว่ายูเรเนียมเท่านั้น แผ่นดังกล่าวสามารถทำจากแผ่นพับหลายชั้น กราฟีน หรือโมลิบดีนัมซัลไฟด์ความหนาซึ่งเป็นเพียงหนึ่งโมเลกุล (กองแผ่น monomolecular) นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าแนวทางนี้จะกลายเป็นแนวทางที่ดีที่สุดในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์

เจฟฟรีย์กรอสแมนผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านพลังงานของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าวว่าแม้จะมีความสนใจอย่างมากจากนักวิทยาศาสตร์ในการวิจัยวัสดุสองมิติเช่นกราฟีนศักยภาพของวัสดุเหล่านี้สำหรับใช้ในระบบแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ มันกลับกลายเป็นว่าวัสดุเหล่านี้ไม่เพียง แต่ดี แต่พวกเขาเก่งในการรับมือกับงานที่ได้รับมอบหมาย

ในระยะยาวสองชั้นหนาหนึ่งอะตอมที่นำเสนอต่อทีมกรอสแมนจะให้ประสิทธิภาพ 1-2% เปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า ดูเหมือนว่ามีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพ 15-20% องค์ประกอบซิลิคอนแบบดั้งเดิมอย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าผลลัพธ์ที่ได้นั้นทำได้โดยการใช้วัสดุที่บางกว่ากระดาษทิชชูหลายพันเท่า

แบตเตอรี่สองชั้นที่มีความหนา 1 นาโนเมตรนั้นมีความบางกว่าซิลิคอนซิลิคอนทั่วไปหลายแสนเท่าดังนั้นเมื่อวางแผ่นบางที่บางที่สุดในหลาย ๆ ชั้นคุณสามารถเพิ่มและประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ได้ตามปกติ สิ่งนี้จะสร้างการแข่งขันที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับจากผู้เขียนร่วมของกรอสแมน

ในกรณีที่น้ำหนักมีความสำคัญเช่นในยานอวกาศในการบินและในพื้นที่ของประเทศกำลังพัฒนาซึ่งค่าใช้จ่ายในการขนส่งมีความสำคัญองค์ประกอบแสงนั้นมีศักยภาพที่ดีอยู่แล้ว

เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำหนักแผงเซลล์แสงอาทิตย์ใหม่จะผลิตพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปถึง 1,000 เท่า ในเวลาเดียวกันเทคโนโลยีที่บางที่สุดที่ผลิตในปัจจุบันยังคงมีน้ำหนักเกินกว่าเซลล์ใหม่ถึง 50 เท่า

นี่ไม่ใช่แค่ความสะดวกในการขนส่งเท่านั้น แต่ยังง่ายต่อการติดตั้งอีกด้วยเพราะค่าใช้จ่ายครึ่งหนึ่งของแผงโซลาร์วันนี้คือค่าใช้จ่ายของโครงสร้างสนับสนุนและการเชื่อมต่อและระบบควบคุม ค่าใช้จ่ายเหล่านี้สามารถลดลงอย่างมากโดยใช้การออกแบบที่เบากว่า

นอกจากนี้วัสดุตัวเองนั้นมีราคาถูกกว่าซิลิคอนของความบริสุทธิ์ที่ต้องการซึ่งใช้ในเซลล์สุริยะทั่วไปเนื่องจากแผ่นบาง ๆ ที่พวกเขาต้องการวัสดุเริ่มต้นจำนวนน้อยมาก

นี่เป็นตัวอย่างที่น่าประทับใจว่าวัสดุที่มีโครงสร้างนาโนสามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบอุปกรณ์พลังงานล่าสุดได้อย่างไร ความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นของชั้นบางเหล่านี้คาดว่าจะสูงเช่นกัน นักพัฒนาบอกว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของวัสดุยุคใหม่สำหรับพลังงานแสงอาทิตย์

ในอีกด้านหนึ่งโมลิบดีนัมซัลไฟด์และโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ที่ใช้ในโครงการนี้เป็นเพียงวัสดุสองมิติจำนวนมากที่สามารถนำมาใช้ที่นี่ได้โดยไม่ต้องพูดถึงการใช้งานร่วมกันหลายอย่าง

นักวิจัยเชื่อว่าต้องมีการศึกษาวัสดุจำนวนมากและเงื่อนไขของการสะท้อนกลับได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว นักวิทยาศาสตร์สามารถดูวัสดุเหล่านี้ในวิธีการใหม่อย่างสมบูรณ์

และถึงแม้ว่าในปัจจุบันยังไม่มีวิธีการอุตสาหกรรมในการผลิตโมลิบดีนัมซัลไฟด์และโมลิบดีนัม dislenide นี่เป็นพื้นที่ของการวิจัยเชิงรุก ความสามารถในการผลิตเป็นปัญหาที่สำคัญ แต่ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้

ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมของวัสดุดังกล่าวคือความมั่นคงในระยะยาวแม้ในที่โล่งขณะที่วัสดุพลังงานแสงอาทิตย์อื่น ๆ ต้องการการเคลือบป้องกันด้วยชั้นกระจกหนักซึ่งมีราคาแพงเช่นกัน ในความเป็นจริงมีความต้านทานต่อการสัมผัสกับทั้งแสงอัลตราไวโอเลตและความชื้นและสิ่งนี้ทำให้โซลูชั่นใหม่ที่เชื่อถือได้มาก

งานเบื้องต้นรวมเฉพาะการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของวัสดุ แต่ตอนนี้กลุ่มนักวิทยาศาสตร์พยายามผลิตอุปกรณ์ด้วยตัวเอง แน่นอนว่านี่เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของภูเขาน้ำแข็งจากมุมมองของการใช้วัสดุสองมิติเพื่อผลิต "พลังงานสะอาด" นักวิทยาศาสตร์กล่าว