Φωτοβολταϊκές κυψέλες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια το βράδυ

 

Η αποδοτικότητα των συμβατικών φωτοβολταϊκών κυψελών εξαρτάται από την ένταση και τη γωνία λήψης της ηλιακής ακτινοβολίας.

Οι περιορισμοί είναι γνωστοί: τις νυχτερινές ώρες και όταν επικρατεί συννεφιά τα φωτοβολταϊκά δεν παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Ο Δρ Σεργκέι Κρουκ από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας περιέγραψε σε θεωρητικό επίπεδο ένα «μαγικό» μεταϋλικό και ταξίδεψε στην Καλιφόρνια και συγκεκριμένα στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϋ όπου υπάρχουν οι τεχνικές εγκαταστάσεις που επιτρέπουν την ανάπτυξή του.

Εκεί, οι επιστήμονες κατασκεύασαν μια συσκευή από εναλλασσόμενα λεπτά στρώματα χρυσού και φθοριούχου μαγνησίου τοποθετημένα πάνω σε μια μεμβράνη νιτριδίου του πυριτίου και στη συνέχεια τα μετέτρεψαν στα «πολυεπίπεδα δίχτυα» που βλέπετε στη φωτογραφία ακτινοβολώντας τα με μια δέσμη ιόντων.

Το μεταϋλικό που προέκυψε έχει τόσο μικροσκοπική δομή που τα 12.000 δομικά στοιχεία του χωράνε σε μια ανθρώπινη τρίχα.

Τα εργαστηριακά πειράματα δικαίωσαν τις προβλέψεις του Δρα Κρουκ: αυτό το μεταϋλικό αντιδρά με τις μαγνητικές συνιστώσες του φωτός (και των θερμικών κυμάτων τα οποία είναι μια διαφορετική μορφή φωτός που βρίσκεται εκτός του φάσματος που συλλαμβάνει το ανθρώπινο μάτι) ώστε να ακτινοβολήσει τα κύματα προς συγκεκριμένες κατευθύνσεις, ακόμα και σε συγκεκριμένα μήκη κύματος.

Η ιδιότητα αυτή καθιστά το υλικό ιδανικό για να συνδυαστεί με θερμοφωτοβολταϊκές κυψέλες που μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια. Έτσι, μια τέτοια κυψέλη μπορεί να μετατρέψει όχι μόνο το φως, αλλά και τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια και έτσι να λειτουργήσει και το βράδυ.

Η εργασία με τίτλο «Magnetic hyperbolic optical metamaterials» δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση Nature Communications.


Μπορεί η βροχή να τροφοδοτήσει τις ηλιακές κυψέλες το ίδιο αποδοτικά με την ηλιακή ακτινοβολία;

η ηλιακή ενέργεια έχει περιορισμούς με κυριότερο τη διαλείπουσα φύση της παραγωγής της: τα φωτοβολταϊκά δεν παράγουν ενέργεια ούτε το βράδυ ούτε όταν επικρατεί συννεφιά.

Το βράδυ δεν μπορεί να γίνει μέρα, αλλά ηλιακή ενέργεια μπορεί να παραχθεί ακόμα και όταν βρέχει υποστηρίζουν τέσσερεις κινέζοι επιστήμονες από τα πανεπιστήμια Yunnan Normal University και το Ocean University.

Οι κινέζοι ερευνητές ανακάλυψαν πώς η εφαρμογή γραφενίου πάνω στα φωτοβολταϊκά πάνελ μπορεί να μετατρέψει τη βροχή σε καθαρή ενέργεια.

Μπορεί η βροχή να τροφοδοτήσει τις ηλιακές κυψέλες το ίδιο αποδοτικά με την ηλιακή ακτινοβολία; Την απάντηση τους έδωσε το γραφένιο, ένα δισδιάστατο υλικό με πάχος ενός ατόμου άνθρακα που χάρισε το βραβείο Νομπέλ Φυσικής στους ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ που το ανακάλυψαν πριν από λίγα χρόνια.

Το γραφένιο, το «πιο αγώγιμο υλικό στον κόσμο» έχει πλήθος εφαρμογών, από το φιλτράρισμα του νερού ως τις ιατρικές συσκευές, αλλά και τα φωτοβολταϊκά.

Οι Κινέζοι τοποθέτησαν γραφένιο στις ηλιακές κυψέλες και «ως εκ θαύματος» παρήγαγαν ηλιακή ενέργεια από τη βροχή.

Πώς έγινε αυτό; Τα θετικά φορτισμένα ιόντα των διαφόρων αλάτων που υπάρχουν στο νερό της βροχής, όπως το αμμώνιο, το ασβέστιο και το νάτριο αντιδρούν με τα ιόντα του γραφενίου παράγοντας ηλεκτρισμό και έτσι επιτρέπουν στις φωτοβολταϊκές κυψέλες να παραγάγουν ενέργεια ακόμα και όταν βρέχει.

Πρόκειται για μια εντυπωσιακή τεχνολογική ανακάλυψη, αλλά δεν μπορεί ακόμα να χαρακτηριστεί ως οριστική λύση σε μια από τις αιτίες της διαλείπουσας παραγωγής. Οι φωτοβολταϊκές κυψέλες που είναι επικαλυμμένες με γραφένιο έχουν χαμηλή αποδοτικότητα, της τάξης του 6,5% τη στιγμή που οι συμβατικές κυψέλες μετατρέπουν το 22% της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ωστόσο, πρόκειται για ένα σημαντικό βήμα προς την οριστική και αμετάκλητη απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα.

Η ανακάλυψη περιγράφεται στην εργασία με τίτλο "A Solar Cell That Is Triggered by Sun and Rain"



ΠΗΓΗ: http://www.econews.gr/2016/04/20/fotovoltaika-vrady-129828/
http://www.econews.gr/2016/04/12/fotovoltaika-grafenio-vrohi-129650/