پنل‌های خورشیدی جایگزین پنجره می‌شوند

یک گروه تحقیقاتی در کره‌جنوبی به تازگی موفق به ساخت صفحات خورشیدی شد که می‌تواند به مثابه شیشه پنجره ساختمان‌های اداری استفاده شود. اختراع جدید این تیم می‌تواند تغییرات زیادی در هزینه‌های صرف‌شده و همچنین ظاهر ساختمان‌ها ایجاد کند.

به گزارش پایگاه خبری تاسیسات نیوز، سلول‌های خورشیدی طی یک دهه گذشته از تجهیزات عجیب و گران‌قیمتی که برای ماهوراه‌ها و دیگر کاربردهای پیچیده به کار برده می‌شد به ایستگاه‌ها و مزارع تولید برق برای مصارف روزمره تغییر کرده است. با وجود این، یکی از حوزه‌هایی که سلول‌های خورشیدی نتوانسته است‌ پتانسیل خود را به طور کامل در آن به کار گیرد، تامین برق و انرژی سازمان‌های اداری است.

دلیل اصلی مشکل این است که تاکنون هیچ‌کس پاسخ مناسبی به این پرسش نداده: این سلول‌ها کجا باید نصب شوند؟ سلول‌های نصب‌شده روی بام‌ها تنها می‌تواند برق و انرژی خانه‌های یک تا دوطبقه‌ای را تامین کند. می‌توان آنها را روی دیوار ساختمان نصب کرد، اما از طرف دیگر قوانین ضدحریق تاکید زیادی بر نسبت بین پنجره با دیوار دارد.

هفته‌نامه اکونومیست در شماره اخیر خود نوشت تنها گزینه موجود این است که به جای پنجره‌، سلول‌های خورشیدی نصب کرد. متاسفانه سلول‌های خورشیدی موجود در بازار تقریباً تیره‌رنگ و کاملاً غیرشفاف هستند. اما «سئو کوانگ‌یونگ» از انستیتو ملی علوم و فناوری کره‌جنوبی راه‌حلی برای این مشکل پیدا کرده است. او به همراه گروه همکارانش در هفته جاری با انتشار مقاله‌ای در مجله «ژول» از اختراع سلول‌های خورشیدی‌ خبر داد که مانند شیشه‌های دودی شفاف هستند.

روش دکتر سئو بسیار ساده‌ است و آن ایجاد سوراخ (یا به بیان دقیق‌تر تراش‌هایی) روی سلول است تا نور آفتاب از آنها عبور کند. با این حال، پیدا کردن اندازه و شکل مناسب سوراخ‌ها کار دشواری برای گروه او بود.

سلول‌های خورشیدی تجاری از لایه‌های سیلیکونی ساخته می‌شوند. دکتر سئو و همکارانش روی صفحاتی با ضخامت ۲۰۰ میکرون کار خود را انجام دادند؛ این مقدار برابر اندازه ضخامت صفحات خورشیدی موجود در بازار است. آنها سوراخ‌هایی به قطر ۹۰ تا ۱۰۰ میکرون ایجاد کردند. این قطر محاسبه‌شده کمترین مقدار لازم برای عبور شار نور قابل مشاهده از صفحه است بدون اینکه هیچ‌گونه تغییری در تصاویر مشاهده شده به وجود آورد.

به رغم تمام دقت‌ها، اولین تلاش این گروه با مشکلاتی از قبیل تغییر رنگ و ایجاد اعوجاج در تصاویر رو‌به‌رو بود. اما چنانچه بعدها مشخص شد، این تغییرات نتیجه فضاهای تصادفی و چیدمان سوراخ‌ها بود نه قطر آنها. سپس گروه دکتر سئو، با تنظیم فواصل سوراخ‌ها و طراحی الگویی منظم‌تر مشکل شفافیت و صافی تصاویر مشاهده شده روی صفحه را رفع کرد. سپس هنگامی که این ویفر سیلیکونی به عنوان سلول خورشیدی سیم‌کشی و آماده شد توانست جریان الکتریکی تولید کند.

به طور مشخص، شفافیت هرچه بیشتر سلول به معنای کاهش مقدار الکتریسیته تولیدشده است. تیم پژوهشی با تنظیم فاصله میان سوراخ‌ها، صفحاتی با میزان نوردهی ۲۰ الی ۵۰ درصدی تولید کرد. شیشه‌های رنگ و روکش‌شده با مصارف تجاری عموماً نوردهی ۳۰ تا ۷۰ درصدی خواهند داشت.

سیم‌کشی ویفرهای سیلیکونی با نوردهی ۲۰ درصد دستگاهی با بهره‌وری ۱۲٫۲ درصد تولید کرد. این مقدار با ۲۰ درصد بهترین سلول‌های موجود در بازار برابری می‌کند، اما قابل چشم‌پوشی نیست. بنابراین اگرچه نوردهی ۲۰ درصدی برای اینکه به شیشه دیوار یک دفتر اداری تبدیل شود خیلی تاریک است، اما آنچه دکتر سئو و همکارانش طراحی کرده‌اند نمونه اولیه چیزی است که بسیاری از مؤلفه‌های لازم برای بازاری شدن را دارد. به طور مشخص هزینه این صفحات از شیشه‌ پنجره گران‌تر است. اما، برخلاف شیشه پنجره، هزینه خود را از جریان الکتریسته رایگانی که تولید می‌کند جبران خواهد کرد.