کد خبر: 125767
ف
اختصاصی شبکه علمی ثریا
برای اولین بار پنل‌های خورشیدی بدون سرب ساخته شد
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.

اختصاصی شبکه علمی ثریا- پنل های خورشیدی که به عنوان فتوولتائیک نیز شناخته می شوند برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته به دستگاه های نیمه هادی یا سلول های خورشیدی متکی هستند. برای تولید برق، سلول‌های خورشیدی به یک میدان الکتریکی نیاز دارند تا بارهای مثبت را از بارهای منفی جدا کند. برای دستیابی به این میدان سازندگان معمولا سلول خورشیدی را با مواد شیمیایی می سازند تا یک لایه از دستگاه بار مثبت و لایه دیگر بار منفی داشته باشد. این طراحی چند لایه تضمین می‌کند که الکترون‌ها از سمت منفی دستگاه به سمت مثبت جریان یابند که این مسئله عاملی کلیدی در پایداری و عملکرد دستگاه است. اما استفاده از مواد شیمیایی و سنتز لایه‌ای  مراحل پرهزینه‌ای را به تولید سلول‌های خورشیدی اضافه می‌کند. اکنون، تیمی از محققان به رهبری دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (DOE) با همکاری دانشگاه کالیفرنیا  راه حل منحصر به فردی را پیدا کرده اند که رویکرد ساده تری را برای تولید سلول های خورشیدی ارائه می دهد.استفاده از یک ماده کریستالی و یک دستگاه با میدان الکتریکی داخلی  خاصیتی را ایجاد می کنند که دانشمندان آن را «فروالکتریک» می‌نامند.

ماده فروالکتریک جدید که در آزمایشگاه از تری‌برومید سزیم و ژرمانیوم تولید می شود 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 سلول های 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 سلول های 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 سلول های خورشیدی تصور کنید می بینید که نه تنها انرژی را از خورشید به خوبی در یافت می کند 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 نانوسیم های نیمه هادی یک بعدی برای فناوری های جدید سلول های 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 پروسکیت ها به راحتی در دمای حدود ۳۰۰ درجه فارنهایت پردازش می شوند که این دمای پردازش پایین به طور چشمگیری هزینه های مصرف انرژی را کاهش می دهد. اما پروسکیت ها علیرغم افزایش استفاده در بخش انرژی خورشیدی تا زمانی که محققان بر چالش های طولانی مدت آنها در سنتز و پایداری محصول و پایداری مواد غلبه نکنند آماده بازار نیستند. پروسکیت ها از سه عنصر مختلف متبلور می شوند و هر کریستال پروسکیت با فرمول شیمیایی (ABX3) مشخص می شود. بیشتر مواد پروسکیت فروالکتریک نیستند زیرا ساختار اتمی کریستالی آنها مانند دانه های برف متقارن است. در چند دهه گذشته، محققان انرژی های تجدیدپذیر مانند رامش و یانگ در جستجوی پروسکیت های عجیب و غریب با پتانسیل فروالکتریک به ویژه پروسکیت های نامتقارن بودند.

چند سال پیش ژانگ که محقق و دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کالیفرنیا در آزمایشگاه بود به این فکر کرد که چگونه می تواند 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 می کند که فروالکتریسیته ایجاد می کند. علاوه بر این یک پروسکیت مبتنی بر ژرمانیوم می تواند 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  (CeGeBr3)  با ساختار مشخص پروسکیت (ABX3) مطابقت دارد. محققان این نظریه را مطرح کردند که قرارگیری نامتقارن ژرمانیوم در مرکز کریستال پتانسیلی ایجاد می کند که مانند یک میدان الکتریکی، الکترون های مثبت را از الکترون های منفی جدا می کند تا الکتریسیته تولید کند.

 

 

اندازه گیری پتانسیل فروالکتریک (CGB):

برای پی بردن به این موضوع، ژانگ نانوسیم های 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 می گیرد که محدوده ایده آلی برای ایجاد راندمان تبدیل انرژی بالا در یک سلول خورشیدی است. چنین قابلیت تنظیمی به ندرت در فروالکتریک های سنتی یافت می شود. 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.


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.

اسرار آیفون ۱۸پرو در وب تاریک فاش شد

«حرف دلم را قورت دادم» روایتی صمیمی برای بیان احساسات و دغدغه‌های نوجوانان

قابلیت تازه واتس اپ برای چت کردن بدون افشای شماره موبایل

۴.۵ میلیون دانش‌آموز در مدارس غیردولتی تحصیل می‌کنند

فراخوان روایت وداع برای ثبت خاطرات مردمی از بدرقه رهبر شهید انقلاب

استفاده دانشجویان از هوش مصنوعی نظام ارزشیابی را با چالش مواجه کرده است

وزیر آموزش و پرورش: تشدید نظارت بر عملکرد مدارس غیردولتی الزامی است

۴۰ مدرسه قرچک برای اسکان زائران مراسم وداع رهبر شهید آماده می‌شود

مدرسه کانون هویت‌سازی و پرورش عزت و امید است

لایحه ایمنی آنلاین کودکان و نوجوانان در مجلس آمریکا تصویب شد

چگونه عاشورا به سرچشمه حقیقت تبدیل شد؟

کشف این ژن راز شکست بسیاری از بارداری‌ها را آشکار می‌کند

اولین تصویر تابوت متعلق به رهبر شهید انقلاب و خانواده ایشان

کاروان هنرهای نمایشی «بدرقه خورشید» راهی ۶ استان می‌شود

لحظه‌به‌لحظه وداع ملت با رهبر شهید انقلاب از امواج رادیو قرآن شنیدنی می‌شود

گریم متفاوت بازیگر بچه مهندس پربازدید شد+عکس

علت فوت فرزاد جمشیدی چه بود؟

آزمون انتخاب سردفتر اسناد رسمی در شهریورماه برگزار می‌شود

حل مشکلات استخدامی اعضای هیئت علمی جدید در دستور کار دانشگاه تهران

قائم‌مقام بنیاد ملی نخبگان: صدور مرحله‌ای کارت نخبگی بنیاد ملی نخبگان آغاز شد

اساسنامه جدید مؤسسات آموزش عالی غیردولتی توسط پزشکیان ابلاغ شد

تاخیر یک ساله در تشکیل جلسه شورای عالی فضای مجازی

تأمین کمک‌هزینه درمان زوجین نابارور/اعطای بسته سیسمونی به دانشجوی مادر

پیگیری اجرای مصوبه افزایش حقوق اساتید/بیش از ۴۰ درصد اساتید دانشگاه فاقد مسکن

۳ لایه پنهان تسلیحاتی‌سازی استارتاپ‌ها برای قتل عام سایبری و نظامی

رقابت جدید علمی بریکس؛ فرصت همکاری دانشمندان ایرانی با ۵ کشور عضو بریکس

اینستاگرام به دنبال شخصی سازی الگوریتم کاربران

جزئیات آزمون ارزیابی علمی متقاضیان انتقال رشته فیزیوتراپی از خارج اعلام شد

استرالیا جریمه شبکه‌های اجتماعی را دو برابر کرد

یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز می‌شود

هواپیمای فضایی چین یک شیء مرموز را در مدار رها کرده است

آزمایش موشک «استارشیپ» پیش از پرواز سیزدهم با موفقیت به سرانجام رسید

صنعت هوانوردی اعلام کرد: ضایعات غذایی به سوخت جت تبدیل می‌شوند

شمارش معکوس تا پرتاب جدیدترین فناوری فضایی «اسپیس‌ایکس» آغاز شد

جدیدترین خبر از وضعیت فاطمه شکری بازیگر پیشکسوت

اکران فیلم استخر سروش صحت به تعویق افتاد

سری جدید انیمیشن «داستان اسباب‌بازی» همه رقبا را کنار زد

پیشنهاد وزیر علوم برای جذب دانشجویان پاکستانی در دانشگاه سیستان و بلوچستان

شرایط پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی فرهنگیان اعلام شد

فراهم شدن امکان ویرایش حوزه آزمون پذیرش دستیار تخصصی

زیرساخت‌های فرسوده ناسا دیگر پاسخگوی ماموریت‌های «آرتمیس» نیستند

راز کندی تنبل‌ها کشف شد

تأثیر پنهان طعم‌های محبوب سیگار الکترونیکی بر قلب را جدی بگیرید

آیا خاطرات را می‌توانیم بخوریم؟

عکس روز ناسا از ماراتن مریخ منتشر شد

کاروان دانش‌آموزی ایران با بهترین شرایط به ژیمنازیاد اعزام شود

دستورالعمل فعالیت‌های تابستانی مدارس ابلاغ شد

کلاس‌های جبرانی تابستانی دانش آموزان از ۱۵ تیرماه آغاز می‌شود

راه حل مقابله با مصرف مواد مخدر در محیط‌های دانشگاهی

صدور حکم اخراج دانشجوی امیرکبیر به دلیل اهانت به پرچم ایران

حضور ۱۱ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی کیواس ۲۰۲۷ ؛ دانشگاه تهران در صدر جدول

قرار بود ششم تیر و روز ترور آخرین روز جمهوری اسلامی باشد

تجلیل از گری اولدمن در جشنواره تلویزیونی بریتانیا

رسالت تداوم نهضت عاشورا و تاریخ‌نگاری زنده سیره تبلیغی امام سجاد(ع)

برگزاری ۵ شب عزاداری در دانشگاه تهران در دهه دوم ماه محرم

نگاهی به وضعیت معنویت انیمیشن کودکان در سه الگوی، دیزنی، پیکسار و جیبلی

پوشش بیش از ۱۰۰۰ رسانه‌ برای مراسم عاشورای کربلای معلی

مصاحبه دوره دکتری دانشگاه آزاد از امروز آغاز می‌شود

توسعه تعاملات دانشگاه‌های ایران و کشورهای عضو اکو در دستور کار

ایران به دانش فنی ساخت «مغز مصنوعی» دست یافت

در عصری هستیم که سرعت،فضیلت شده است/بحران معنایی انسان معاصر از کجاست؟

فراخوان کسب دانش فنی ساخت یک قطعه مهم در صنایع حساس و راهبردی

ثبت‌نام مدارس باید بر اساس محدوده محل سکونت انجام شود

زیارت تبلیغاتی صدام در عتبات/ سقوط یک سناریو توسط اسرای ایرانی

چرا امام حسین (ع) به پا خاست؟

تل زینبیه به روی بانوان زائر کربلا بازگشایی شد

اگر امام را نشناسیم، غربال خواهیم شد

هوش مصنوعی آنتروپیک شکاف در سیستم‌های دولت آمریکا را شناسایی کرد

امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵

ارسال آیین‌نامه جامع مدیریت دانشگاه‌ها به شورای عالی انقلاب فرهنگی

آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانش‌آموزان

آموزش و پرورش: شرایط ثبت‌نام دانش‌آموزان اتباع اعلام خواهد شد

نتایج نقل و انتقالات فرهنگیان شنبه اعلام می‌شود

ابررایانه چینی از رقبای آمریکایی پیشی گرفت

خوابگاه‌های علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید

برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد

حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول

آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم

ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبت‌نام تا شنبه ۳۰ خرداد

نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن می‌گوید

یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز می‌شود

امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵

شرایط پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی فرهنگیان اعلام شد

ارسال آیین‌نامه جامع مدیریت دانشگاه‌ها به شورای عالی انقلاب فرهنگی

برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد

مصاحبه دوره دکتری دانشگاه آزاد از امروز آغاز می‌شود

فراهم شدن امکان ویرایش حوزه آزمون پذیرش دستیار تخصصی

ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبت‌نام تا شنبه ۳۰ خرداد

پیشنهاد وزیر علوم برای جذب دانشجویان پاکستانی در دانشگاه سیستان و بلوچستان

آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم

خوابگاه‌های علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید

حضور ۱۱ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی کیواس ۲۰۲۷ ؛ دانشگاه تهران در صدر جدول

رسالت تداوم نهضت عاشورا و تاریخ‌نگاری زنده سیره تبلیغی امام سجاد(ع)

آزمایش موشک «استارشیپ» پیش از پرواز سیزدهم با موفقیت به سرانجام رسید

اگر امام را نشناسیم، غربال خواهیم شد

راز کندی تنبل‌ها کشف شد

حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول

نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن می‌گوید

عکس روز ناسا از ماراتن مریخ منتشر شد

آموزش و پرورش: شرایط ثبت‌نام دانش‌آموزان اتباع اعلام خواهد شد

آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانش‌آموزان

ایران به دانش فنی ساخت «مغز مصنوعی» دست یافت

برگزاری ۵ شب عزاداری در دانشگاه تهران در دهه دوم ماه محرم

علت فوت فرزاد جمشیدی چه بود؟

توسعه تعاملات دانشگاه‌های ایران و کشورهای عضو اکو در دستور کار

نتایج نقل و انتقالات فرهنگیان شنبه اعلام می‌شود

هوش مصنوعی آنتروپیک شکاف در سیستم‌های دولت آمریکا را شناسایی کرد

تل زینبیه به روی بانوان زائر کربلا بازگشایی شد

زیارت تبلیغاتی صدام در عتبات/ سقوط یک سناریو توسط اسرای ایرانی

دستورالعمل فعالیت‌های تابستانی مدارس ابلاغ شد