برای اولین بار پنل‌های خورشیدی بدون سرب ساخته شد
تاریخ انتشار: ۱۸ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۹۶۷۷۲۹
این پنل‌های خورشیدی بدون سرب نه تنها انرژی را از خورشید به خوبی در یافت می‌کند بلکه دارای یک میدان الکتریکی طبیعی است که خود به خود تشکیل شده است. این موضوع برای صنایع الکترونیک بسیار هیجان انگیز است. پنل‌های خورشیدی که به عنوان فتوولتائیک نیز شناخته می‌شوند برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته به دستگاه‌های نیمه هادی یا سلول‌های خورشیدی متکی هستند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
ماده فروالکتریک جدید که در آزمایشگاه از تری‌برومید سزیم و ژرمانیوم تولید میشود راه را به روی رویکرد آسان‌تری برای ساخت دستگاه‌های سلول خورشیدی باز می‌کند. بر خلاف مواد معمولی کریستال‌های (CGB) ذاتاً دو قطبی هستند یک طرف کریستال بار‌های مثبت و طرف دیگر بار‌های منفی ایجاد می‌کند. علاوه بر فروالکتریک بودن (CGB) یک پروسکیت هالید بدون سرب است یک دسته نوظهور از مواد مورد استفاده در سلول‌های خورشیدی که به دلیل مقرون به صرفه بودن و سهولت سنتز در مقایسه با سیلیکون محققان را مجذوب خود کرده است. اما بسیاری از پروسکیت هالید‌ها با بهترین عملکرد نیز به طور طبیعی حاوی عنصر سرب هستند. به گفته محققان بقایای سرب حاصل از تولید و دفع مواد در سلول‌های خورشیدی می‌تواند محیط‌زیست را آلوده کرده و نگرانی‌های بهداشتی و عمومی ایجاد کند. به این دلایل، محققان به دنبال فرمول‌های هالید پروسکیتی هستند که بدون کاهش عملکرداستفاده از سرب را کنار بگذارند.
اگر بتوانید یک ماده بدون سرب را در سلول‌های خورشیدی تصور کنید می‌بینید که نه تنها انرژی را از خورشید به خوبی در یافت می‌کند بلکه دارای یک میدان الکتریکی طبیعی است که خود به خود تشکیل شده است این موضوع برای صنایع الکترونیک بسیار هیجان انگیز است. این کار توسط پیدونگ یانگ، متخصص برجسته نانومواد در زمینه نانوسیم‌های نیمه هادی یک بعدی برای فناوری‌های جدید سلول‌های خورشیدی و فتوسنتز مصنوعی انجام شده است. او دانشمند ارشد دانشکده در بخش علوم و مواد آزمایشگاه برکلی و استاد شیمی و علم و مهندسی مواد در دانشگاه کالیفرنیا است. (CGB) می‌تواند نسل جدیدی از دستگاه‌های سوئیچینگ، حسگر‌ها و حافظه‌های فوق‌پایدار را که به نور پاسخ می‌دهند، ارتقا دهد.
پروسکیت هالید‌ها معمولاً با استفاده از روش‌های پوشش‌دهی محلول و کم‌هزینه مانند پوشش اسپین یا چاپ جوهر افشان ساخته می‌شوند و بر خلاف سیلیکون که برای تولید به دمای پردازش حدود ۲۷۳۲ درجه فارنهایت نیاز دارد پروسکیت‌ها به راحتی در دمای حدود ۳۰۰ درجه فارنهایت پردازش می‌شوند که این دمای پردازش پایین به طور چشمگیری هزینه‌های مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. اما پروسکیت‌ها علیرغم افزایش استفاده در بخش انرژی خورشیدی تا زمانی که محققان بر چالش‌های طولانی مدت آنها در سنتز و پایداری محصول و پایداری مواد غلبه نکنند آماده بازار نیستند. پروسکیت‌ها از سه عنصر مختلف متبلور می‌شوند و هر کریستال پروسکیت با فرمول شیمیایی (ABX۳) مشخص میشود. بیشتر مواد پروسکیت فروالکتریک نیستند، زیرا ساختار اتمی کریستالی آنها مانند دانه‌های برف متقارن است. در چند دهه گذشته، محققان انرژی‌های تجدیدپذیر مانند رامش و یانگ در جستجوی پروسکیت‌های عجیب و غریب با پتانسیل فروالکتریک به ویژه پروسکیت‌های نامتقارن بودند.
چند سال پیش ژانگ که محقق و دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کالیفرنیا در آزمایشگاه بود به این فکر کرد که چگونه می‌تواند پروسکیت فروالکتریک بدون سرب بسازد. او این نظریه را مطرح کرد که قرار دادن یک اتم ژرمانیوم در مرکز پروسکیت بلورینگی آن را به قدری مخدوش می‌کند که فروالکتریسیته ایجاد می‌کند. علاوه بر این یک پروسکیت مبتنی بر ژرمانیوم می‌تواند مواد سرب را آزاد کند. اما با وجود اینکه ژانگ روی ژرمانیوم پیشرفت کرده بوداما هنوز ابهاماتی وجود داشت. به هر حال، ایجاد بهترین فرمول پروسکیت بدون سرب و فروالکتریک مانند یافتن یک سوزن در انبار کاه بود؛ بنابراین یانگ، ژانگ و تیم او با گریفین، دانشمند بخش ریخته‌گری مولکولی و علوم مواد آزمایشگاه برکلی که در طراحی مواد جدید برای کاربرد‌های مختلف، از جمله محاسبات کوانتومی و میکروالکترونیک تخصص داشت همکاری کردند. با پشتیبانی پروژه مواد، گریفین از ابررایانه‌های مرکز محاسبات علمی تحقیقات انرژی ملی (NERSC) برای انجام محاسبات نظری پیشرفته بر اساس روشی به نام تئوری چگالی عملکردی استفاده کرد. این محاسبات ساختار اتمی و گونه‌های شیمیایی را به‌عنوان ورودی می‌گیرد و می‌تواند ویژگی‌هایی مانند ساختار الکترونیکی و فروالکتریکی را پیش‌بینی کند. گریفین و تیمش (CGB) را که تنها پروسکیت غیرآلی است از تمام جنبه‌ها بررسی کردند وسرب آن را به صفر رساندند. ساختار اتمی آن نامتقارن و شبیه یک لوزی است و فرمول شیمیایی آن (CeGeBr۳) با ساختار مشخص پروسکیت (ABX۳) مطابقت دارد. محققان این نظریه را مطرح کردند که قرارگیری نامتقارن ژرمانیوم در مرکز کریستال پتانسیلی ایجاد می‌کند که مانند یک میدان الکتریکی، الکترون‌های مثبت را از الکترون‌های منفی جدا می‌کند تا الکتریسیته تولید کند.
اندازه گیری پتانسیل فروالکتریک (CGB):
برای پی بردن به این موضوع، ژانگ نانوسیم‌های کوچک با (قطر ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر) و نانو صفحاتی با قطر حدود (۶۰۰ نانومتر ضخامت و ۱۰ میکرون عرض) از (CGB) تک کریستالی را با کنترل و دقت استثنایی تولید کرد. یانگ می‌گوید: آزمایشگاه من سال‌هاست که در تلاش بوده تا بفهمد که چگونه سرب را با مواد دیگر جایگزین کند. آزمایشات اشعه ایکس در منبع نور پیشرفته، ساختار کریستالی نامتقارن (CGB) را نشان داد که یک سیگنال فروالکتریکی است. آزمایش‌های میکروسکوپ الکترونی نیز شواهد بیشتری از فروالکتریکی بودن (CGB) را کشف کرد. در این ساختار اتمی یک جابجایی در مرکز آن توسط ژرمانیوم انجام شده است.
در همین حال، آزمایش‌های اندازه‌گیری الکتریکی که در آزمایشگاه رامش توسط ژانگ و اریک پارسونت، محقق دانشجوی فارغ‌التحصیل فیزیک دانشگاه برکلی انجام شد یک قطبیت قابل تغییر در (CGB) را نشان داد. اما آزمایش نهایی اندازه‌گیری‌های رسانایی نوری در آزمایشگاه UC برکلی بود که نتیجه‌ای لذت‌بخش و شگفت‌انگیز داشت. محققان دریافتند که جذب نور (CGB) قابل تنظیم است و طیف نور مرئی تا فرابنفش (۱.۶ تا ۳ الکترون ولت) را در بر می‌گیرد که محدوده ایده آلی برای ایجاد راندمان تبدیل انرژی بالا در یک سلول خورشیدی است. چنین قابلیت تنظیمی به ندرت در فروالکتریک‌های سنتی یافت میشود. هنوز کار‌های بیشتری باید انجام شود تا مواد (CGB) بتوانند در یک سلول خورشیدی تجاری به کار روند. ماده فروالکتریک پروسکیت هالید به طرز شگفت‌آوری همه کاره است. همه مشتاقانه منتظر آزمایش پتانسیل واقعی آن در یک دستگاه فتوولتائیک واقعی هستند.
منبع: پول نیوز
کلیدواژه: پنل های خورشیدی فتوولتائیک تبدیل انرژی خورشیدی الکتریسیته سلول های خورشیدی سلول های خورشیدی سلول خورشیدی ساختار اتمی پروسکیت ها بدون سرب
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.poolnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «پول نیوز» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۹۶۷۷۲۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دستیابی محققان به یک هدف درمانی جدید برای کنترل آسیب های مغزی
محققان با بررسی خصوصیات یک پروتئین خاص موجود در خون به یک هدف درمانی جدید برای کنترل آسیب‌های ناشی از ضربات مغزی از طریق مسدود کردن این پروتئین دست یافتند.
به گزارش ایرنا از تارنمای «مدیکال اکسپرس»، برای بسیاری از بیماران که هر ساله از جراحت مغزی تروماتیک (ضربه‌ای) جان به در می‌برند، نتایج درمانی تفاوت زیادی با هم دارند. این جراحت‌ها نه تنها می‌تواند منجر به از دست دادن هماهنگی، افسردگی، تحریک‌پذیری (impulsivity) و دشواری در تمرکز شود بلکه همچنین ریسک بروز زوال عقل در آینده را نیز افزایش می‌دهد.
فقدان درمان‌های مناسب برای چنین مشکلات گسترده‌ای موجب شد که یک تیم از دانشمندان در «موسسه گلادستون» در آمریکا ضمن تحقیقاتی کشف کنند که جراحت‌های ضربه‌ای مغز چگونه در سطح مولکولی موجب تخریب عصبی (neurodegeneration) می‌شوند. آنها همچنین این مساله را بررسی کردند که برای جلوگیری از آسیب‌های بلندمدت چگونه باید آن فرایند را هدف قرار داد.
دکتر «جائه کیو ریو» از مدیران برنامه علمی در آزمایشگاه دکتر «کاترینا عکاس‌اوغلو» در موسسه گلادستون در این زمینه گفت: ما بر آن شدیم که به این سوال بنیادین بپردازیم که در مغز پس از ضربه دقیقا چه اتفاقی روی می‌دهد که موجب فرایند آسیب و تخریب نورون‌ها میشود.
بسیاری از جراحت‌های ناشی از ضربه مغزی بر اثر سقوط، تصادف رانندگی یا حملات خشونت‌آمیز روی می‌دهد اما بسیاری از آنها نیز در جریان سوانح ورزشی یا عملیات نظامی مانند انفجارها روی می‌دهد. در هر مورد، نیروی خارجی به اندازه کافی قدرت دارد که موجب تکان خوردن مغز در داخل جمجمه می شود و در نتیجه مانع بین مغز و خون شکسته شده و خون وارد می شود.
ریو گفت: ما می‌دانستیم که یک پروتئین خاص خون به نام «فیبرین» پس از جراحت ضربه مغزی در داخل مغز وجود دارد اما تاکنون نمی‌دانستیم که این پروتئین در آسیب مغزی پس از ضربه نقش سببی (causative ) دارد.
در بیماری‌هایی مانند آلزایمر و «ام اس» نشت غیرطبیعی خون در داخل مانع خون-مغز موجب می شود که فیبرین وارد بخش های مسئول عملکردهای شناختی و حرکتی در مغز شود که این منجر به زوال و تخریب عصبی میشود. اما در این مورد، خود جراحت ضربه مغزی موجب نشت خون به درون مغز می شود.
این مطالعه جدید برای اولین بار نشان داد که فیبرین موجب می شود سلول های ایمنی خوب به سلول های بد تبدیل شوند و این مساله موجب التهابات خطرناک و آزاد شدن مواد سمی کشنده عصب‌ها (نورون ها) می شود.
تیم تحقیقاتی گلادستون از فناوری تصویربرداری پیشرفته برای مطالعه مغز موش ها و همچنین مغز افراد دچار شده به آسیب‌های ضربه مغزی استفاده کرد. در هر دو مورد موش و انسان، فیبرین به همراه سلول های ایمنی فعال شده حضور داشت.
به گفته ریو، در این تحقیق مشخص شد که فیبرین این سلول های ایمنی را فعال می کند. ما درک کردیم که اگر بتوانیم فیبرین را مسدود کنیم، می‌توانیم از ایجاد این تاثیرات سمی جلوگیری کنیم، اما این کار باید به شکلی دقیق انجام شود. این محققان از ابزارهای ژنتیکی با یک جهش خاص در فیبرین استفاده کردند که می تواند مانع از فعال سازی سلول های ایمنی توسط فیبرین شود بدون اینکه بر توانایی مفید این پروتئین برای لخته کردن خون تاثیر بگذارد.
«لنارت موکی» مدیر موسسه بیماری‌های عصبی گلادستون در این خصوص توضیح داد: این مطالعه یک راهبرد بالقوه جدید برای از بین بردن تاثیرات مخرب آسیب‌های مغزی را شناسایی کرده است.
وی افزود: آسیب‌های مغزی می توانند تاثیرات بزرگی بر توانایی‌های شناختی و سلامتی عاطفی و مهارت‌های حرکتی افراد بگذارند. بررسی این مساله این سوال را ایجاد می کند که آیا مسدود کردن تاثیرات بیماری‌زای فیبرین می‌تواند نتیجه جراحی مغز را بهبود بخشد و ناتوانی و معلولیت افراد را پس از ضربات مغزی کاهش دهد.
کانال عصر ایران در تلگرام
امیدواری ژینولا به کامبک پاری سن ژرمن مقابل دورتموند: آنها از نظر جسمانی، تکنیکی و تاکتیکی آماده هستند