Nëse të thashë që mundesh prodhojnë energji diellore me shiSi do të qëndronit? Ne e dimë se kushtet e motit si shiu dhe ditët me vranësira ndikojnë ndjeshëm në Qelizat fotovoltaike, duke ulur efikasitetin e tij. Megjithatë, risitë e fundit premtojnë të ndryshojnë këtë realitet, dhe më e habitshme nga të gjitha është se ato bazohen në përdorimin e Graphene, një material që po revolucionarizon shumë sektorë, përfshirë energjinë diellore.
Në ditët me shi ose me re, kur rrezatimi diellor është më i ulët, panelet diellore fotovoltaike nuk mund të gjenerojnë aq energji sa në një ditë me diell. Kjo ka qenë gjithmonë sfida kryesore për energjinë diellore në shumë rajone të botës. Megjithatë, një ekip shkencëtarësh kinezë të udhëhequr nga Qunwei Tang po zhvillon një qeliza diellore revolucionare çfarë mund të gjenerojnë energji elektrike edhe gjatë shiut.
Grafeni: një material befasues
Grafeni është një material i përbërë nga atomet e karbonit organizuar në një strukturë gjashtëkëndore, të ngjashme me grafitin. Megjithatë, ajo që e veçon është se është vetëm një atom i trashë, duke e bërë atë një nga materialet më të lehta dhe më të forta të njohura. Për të qenë më të saktë, është 200 herë më i fortë se çeliku, më i hollë se flokët e njeriut dhe gjithashtu ka përçueshmëri të shkëlqyer elektrike dhe termike.
Vetitë e tij të shumta e kanë bërë atë materialin e së ardhmes. Ai nuk është vetëm i lehtë dhe i qëndrueshëm, por gjithashtu ka një kapacitet të madh për përçojnë energjinë elektrike. Ai është i aftë të gjenerojë energji elektrike kur goditet nga rrezet e diellit dhe gjithashtu kur ekspozohet ndaj grimcave jonike që gjenden në pikat e shiut. Kjo e bën atë një material perfekt për qelizat diellore që nuk varen ekskluzivisht nga rrezatimi direkt diellor.
Si funksionojnë qelizat diellore të grafenit?
Parimi i funksionimit të qeliza diellore me grafen Është vërtet gjeniale. Këto panele kanë një shtresë grafeni që, pas kontaktit me jonet e pranishme në ujërat e shiut, të tilla si natriumi, kalciumi dhe amoniumi, shkakton një reaksion kimik që përfiton nga ndryshimi i mundshëm. Këto jone ndërveprojnë me elektronet e lira të grafenit duke formuar atë që njihet si pseudokondensatorë. Kur pikat e shiut bien në sipërfaqen e panelit, gjenerohet një sasi e vogël energjie elektrike falë ngarkesës së ndryshme midis grafenit dhe ujit.
Ky proces është çuditërisht efektiv në konvertimin e energjia potenciale e ujit të shiut në energjinë elektrike. Megjithëse performanca është ende relativisht e ulët në krahasim me qelizat fotovoltaike konvencionale, fakti që energjia elektrike mund të gjenerohet në kushte të pafavorshme moti është tashmë një avantazh i madh.
Për më tepër, grafeni jo vetëm që përmirëson prodhimin e energjisë elektrike gjatë shiut, por gjithashtu është treguar se ka aftësinë për të rrisin efikasitetin e paneleve diellore kur ekspozohen ndaj rrezatimit të drejtpërdrejtë diellor. Kjo ndodh sepse mund të gjenerojë reaksione shtesë kur fotonet arrijnë sipërfaqen e tij, duke e bërë atë një material tepër të gjithanshëm.
Reaksioni acid-bazë i Lewis
Fenomeni që ndodh kur shiu godet një panel diellor të mbuluar nga grafeni nuk është gjë tjetër veçse një Reaksioni acid-bazë i Lewis. Pikat e shiut përmbajnë papastërti, të tilla si kripëra dhe jone, të cilat prodhojnë një ndryshim potencial me grafin.
Krijohet një shtresë e dyfishtë jonike: jonet pozitive të pranishme në ujërat e shiut (si natriumi, kalciumi dhe amoniumi) ngjiten në shtresën e grafenit. Si rezultat, formohet një lloj mikromotori që konverton diferenca e fuqisë ndërmjet ujit të shiut dhe grafenit në energji elektrike. Ky shkëmbim i elektroneve është ajo që prodhon energji elektrike, edhe gjatë një shiu.
Rezultate premtuese dhe sfida të mbetura
Edhe pse teknologjia e qelizat diellore grafeni tashmë premton të revolucionarizojë sektorin e energjisë, sfidat janë ende të pranishme. Aktualisht, performanca e këtyre qelizave rrotullohet rreth e rrotull 6.5%, një vlerë mjaft e ulët në krahasim me panele diellore konvencionale të silikonit, të cilat kanë efikasitet të 20 deri në 22% në ditët me diell.
Megjithatë, ajo që është vërtet inovative në lidhje me këtë teknologji është se ajo mund të gjenerojë energji elektrike në ditë me shi ose me re, diçka e pamundur për panelet konvencionale. Përveç kësaj, shkencëtarët po punojnë për përmirësimin e efikasitetit të qelizave grafeni dhe pritet që në të ardhmen ato të jenë po aq efikase sa qelizat fotovoltaike aktuale, nëse jo më shumë. Kur kjo të ndodhë, energjia diellore do të bëhet një opsion i zbatueshëm në rajonet e botës me klimë kryesisht të lagësht ose me shi.
Përveç aftësisë për të vepruar në shi, zhvillimi i superkondensatorë me bazë grafeni Gjithashtu po hap rrugën për ruajtje më efikase të energjisë. Kjo do të thotë se energjia e gjeneruar gjatë reshjeve mund të ruhet për përdorim të mëvonshëm, duke rritur më tej qëndrueshmërinë e kësaj teknologjie.
Aplikime të mundshme në mbarë botën
Zhvillimi i qeliza diellore me grafen Është veçanërisht premtuese për rajonet që përjetojnë klimë kryesisht me shi, si Azia Juglindore, disa vende evropiane dhe Shtetet e Bashkuara verilindore. Në këto zona, ku ditët me diell janë të kufizuara, kjo teknologji mund të ofrojë një zgjidhje me kosto efektive dhe miqësore me mjedisin për prodhimin e energjisë.
Po kështu, ndikimi mjedisor i këtyre paneleve është dukshëm më i ulët, pasi grafeni është një material ekologjik, i bollshëm me një kosto të ulët prodhimi. Prodhimi i tyre kërkon më pak energji se panelet konvencionale të silikonit, dhe në afat të gjatë ato mund të zvogëlojnë varësinë nga lëndët djegëse fosile.
Me përparimet e vazhdueshme në fushën e energjisë diellore, është e mundur që në të ardhmen e afërt të shohim një botë ku energjia nuk gjenerohet vetëm në ditët me diell, por edhe në shi, duke e bërë një ditë me shi të mos jetë më pengesë për prodhimin. të energjisë së pastër dhe të qëndrueshme.