(Courtesy: Nick Melosh)
پژوهشگران دانشگاه استنفرد، نوع جدیدی از سلول‌های خورشیدی را اختراع کرده‌اند که می‌توانند از توان تابشی و حرارتی خورشید انرژی بگیرند. آنها مدعی شده‌اند که این مبدل‌های انرژی می‌تواند نویدبخش آن باشد که انرژی خورشیدی را قابل رقابت با انرژی سوخت‌های فسیلی کند.

در سلول‌های خورشیدی رایج که از نیمه‌رساناها ساخته میشوند، فوتون‌های نور خورشید، الکترون‌های نیمه‌رسانا را از نوار انرژی ظرفیت به نوار رسانشی می‌فرستند. سپس الکترون‌ها به وسیله یک الکترود جمع‌آوری می‌شوند تا جریان الکتریکی تولید شود. متاسفانه در این فرایند، فوتون‌هایی که انرژی‌شان کمتر از انرژی شکاف نوار است موفق به تحریک هیچ الکترونی نمیشوند و فوتون‌هایی با انرژی بیش از شکاف، انرژی مازاد خود را به صورت گرمایی از دست می‌دهند. نتیجه آن که بخش عمده‌ای از انرژی تابش خورشیدی تلف میشود. علی‌الاصول می‌توان این انرژی حرارتی را صرف گرم کردن مایعی با نقطه جوش بالا کرد و از بخار حاصل برای به راه انداختن توربین‌ها استفاده کرد. اما در عمل تلاش‌ها برای ترکیب سلول‌های الکتریکی خورشیدی و توربین‌های حرارتی موفقیت‌آمیز نبوده‌است چرا که دمای مطلوب برای سلولهای خورشیدی زیر 100°C و دمای مطلوب برای توربین‌های حرارتی بالای 200°C است.

نیک ملوش (Nick Melosh) و همکارانش از دانشگاه استنفُرد (Stanford University) مدعی شده‌اند که سلول‌های جدیدی اختراع کرده‌اند که مبتنی بر تحریک تابشی الکترون‌هاست اما با افزایش دما، بازدهی آن بیشتر میشود. این ایده نخستین بار توسط ناسا (NASA) و سازمان فضایی شوروی برای تولید انرژی الکتریکی در سفینه‌های دوربرد به کار گرفته شد، اما از آن رو که بازدهی زیر ۱۵٪ داشتند، مورد کاربردهای تجاری واقع نشدند.

مدل ارائه شده، شامل یک کاتد نیمه‌رسانا است که فاصله آن تا آند از خلأ تشکیل شده‌است. نخست الکترون‌ها انرژی لازم برای رسیدن به نوار رسانش را کسب می‌کنند و سپس با کمک انرژی حرارتی فوتون‌های تابشی از کاتد به آند جهش می‌کنند. این فرایند «انتشار حرارتی الکترون به کمک فوتون» (PETE) نامیده شده است. در مدل ساخته شده آزمایشگاهی توسط گروه استنفرد، پژوهشگران تنها به بازده 0.1 دست یافتند، اما میگویند که این آزمایشهای اولیه فقط برای به اثبات رساندن عملی بودن این ایده است و امیدوارند که بتوان بازده این ابزارها را به 50 الی 60 رساند.


منبع خبر: Physics World