טכנולוגיה חדשה תאפשר את יצירתם של תאים סולאריים המבוססים על חומרים ננומטריים בעזרת תרסיס בלבד
לא קשה להבין מדוע אנרגיה סולארית נחשבת לפתרון העתידי המושלם לכל בעיות ייצור החשמל שלנו – כח אינסופי וחינמי שמשרת אותך מעל ל-12 שעות ביממה, מה יכול להיות טוב מזה?
נסיונות שונים לעשות שימוש מעשי ונרחב באנרגיית השמש אנו רואים כבר שנים, אך עד עתה בעיות כמו נצילות נמוכה ומחיר גבוה הפריעו לקונספט המבטיח להמריא. האם תאים סולאריים זערוריים המבוססים על נקודות קוונטיות וטכנולוגיה חדשה יוכלו לקדם את המהפיכה שלה אנו כל כך זקוקים?
קבוצת חוקרים מאוניברסיטת טורונטו (University of Toronto) הציגה לאחרונה תא סולארי דו שכבתי אשר בנוי מנקודות קוונטיות – חומר קולט אור בגודל בגודל של ננומטרים בודדים אשר יכול לקלוט אורכי גל שונים בהתאם לגודלו וצורתו, בהתבסס על יסודות הפיזיקה הקוונטית.
היתרון הגדול שמציעים תאים סולאריים מבוססי נקודות קוונטיות על פני תאי שמש "רגילים" הוא היכולת להפוך כל משטח, למעשה, לתא סולארי על ידי ריסוסו – יתרון שחוקרים רבים רואים בו את המפתח ליצירת תאים סולאריים זולים וזמינים לכל.
עד עתה, המגבלה הגדולה של תאים המבוססים על נקודות קוונטיות, בדומה למגבלה של תאי שמש סטנדרטיים, הייתה נצילות נמוכה מדי. היות וכל שכבה של חומר מוליך למחצה מסוגלת לקלוט רק טווח מוגבל מאוד של אורכי גל באופן יעיל, נאלצים החוקרים ליצור תאים סולאריים המכילים מספר סוגי מוליכים למחצה שיוכלו לקלוט טווח רחב יותר מספקטרום האור של השמש.
עוד טכנולוגיה קוונטית מבטיחה | תכירו: ככה, פחות או יותר, נראית נקודה קוונטית |
בעקרון הזהה לתאי שמש רגילים, יצר צוות החוקרים מקנדה נקודות קוונטיות המורכבות משתי שכבות של חומרים שונים – האחת מיועדת לקלוט אור הנראה לעין, והשניה קולטת אור מהטווח האינפרא אדום. צוות החוקרים גם עשה שימוש בארבע שכבות חצי שקופות העשויות מתחמוצות מתכת שונות בין שתי השכבות, אשר מקטינות את ההתנגדות בין שני החומרים ותורמות לפעולה יעילה יותר מבלי לחסום את מעבר קרני האור אל החומר שבשכבה התחתונה.
התא הסולארי החדשני (אשר מכונה Tandem-Junction Solar Cell) של החוקרים הצליח להציג נצילות של כ-4.2 אחוז, וכעת מקווים החוקרים לעשות שימוש בטכנולוגיה בכדי ליצור נקודות קוונטיות בנות שלוש ואפילו ארבע שכבות, שיגדילו עוד יותר את נצילות התאים הסולאריים – כאשר המטרה המוצהרת היא להגיע לנצילות של יותר מ-10 אחוז בתוך חמש שנים.
לשם השוואה, תא סולארי רגיל יכול להציע נצילות של כ-15 אחוז, אם כי זה לא מונע מתאים מבוססי נקודות קוונטיות להיחשב ל"דבר הגדול הבא", בעקבות ההערכות כי יישומם יהיה זול ופשוט יותר באופן מהותי.
האם בעתיד נוכל להכניס את הרכב למוסך, ו"לשדרג" אותו בטעינה סולארית שתהפוך את החניה בשמש הקופחת למועילה (לשם שינוי)? אנחנו מחזיקים אצבעות.