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.

زبان‌آموز حرفه‌ای چگونه آلمانی یاد می‌گیرد؟ نگاهی تخصصی به مسیر رسیدن از سطح A1 تا C1

محقق ایرانی باکتری را به ترانزیستور تبدیل کرد

جیمز وب ۳ سیاه‌چاله فعال در یک کهکشان دوردست کشف کرد

مصوبه مهم درباره اقتصاد دیجیتال

تولید ماده اولیه داروی ایرانی درمان «فیبروز کبدی»

ایده امیرکبیر در تأسیس دارالفنون چه بود؟

پرچم انتقام و خونخواهی بر فراز گنبد مساجد کشور به اهتزاز درمی آید

راه‌اندازی موکب‌های دائمی در مرز ایران و عراق

چرا رهبر شهید به جوانان اروپایی نامه نوشتند؟

آثار و عوامل تجربه زیسته احساس تنهایی در دختران تجرد زیست

«فرمانده هرمز» را چقدر می‌شناسید؟

جزئیات برنامه‌های هفته آموزش هنر اعلام شد

شوراهای آموزش و پرورش؛ ظرفیت ملی برای جهش کیفیت و عدالت تربیتی

کاهش ۲۰ درصدی تخلفات اداری آموزش‌وپرورش

زنگ نماز همراه با زنگ مدرسه نواخته شود

آغاز دریافت کارت ۵ آزمون علوم پزشکی از امروز

جدیدترین تغییرات فراخوان جذب هیئت علمی علوم پزشکی را اینجا ببینید

آغاز ثبت نام پذیرفته شدگان آزمون دکتری از اول شهریور

جزئیات ثبت نام آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی گروه علوم پزشکی اعلام شد

نتایج نهایی آزمون دکتری اعلام شد

بیش از ۷۵۰ هزار نفر کارت کنکور ۱۴۰۵ و آزمون پذیرش دانشجو معلم گرفتند

زمان و تعداد سوالات گروه‌های پنجگانه کنکور سراسری ۱۴۰۵ مشخص شد

هشدار درباره کاهش رتبه علمی ایران در جهان

پایان اسکرول بی‌نهایت و شمارش لایک در اینستاگرام

آزمون تربیت معلم همزمان با کنکور سراسری ۱۴۰۵ برگزار می‌شود

بزرگترین هواپیمای تمام برقی جهان ۲۷ دقیقه پرواز کرد

«ایران دیجیتال»؛ پیوند فناوری و نظام تعلیم و تربیت

تضمین امنیت کنکور رکن اصلی تحقق عدالت آموزشی/ برخورد قانونی با تقلب

توزیع کارت کنکور ۱۴۰۵ از امروز آغاز شد

ناسا به طرح لشکرکشی روبات‌های کروی به تایتان گرنت داد

حضور بیش از ۱۰۰ استارتاپ در اینوتکس ۲۰۲۶ قطعی شد

برگزاری محفل قرآنی‌ها به مناسبت چهلم رهبر شهید انقلاب

صفحه اینترنتی معرفی رهبر شهید به زبان ژاپنی راه اندازی شد

تهیه کننده سریال اسباب زحمت: شخصیت‌های سریال‌های آقاخانی از جنس مردم هستند

گرامیداشت رهبر شهید با نگاهی به اندیشه ایشان در حوزه‌های انسانی

جدول پخش شبکه ۴ تغییر کرد

گردهمایی اصحاب هنر و اندیشه با گفتاری درباره آینده نزدیک ایران برگزار می‌شود

مرحوم ابوترابی الگوی مقاومت در شرایط سخت‌ اسارت

نگاهی به حدود ۶۰۰ آیه مرتبط با جهاد و قتال و پاسخ به چالش‌های امروز در این کتاب

مهران مدیری تحت عمل جراحی و درمان قرار گرفت

آموزش و پرورش باید در کنار سه قوه، «قوه چهارم» کشور باشد

حامد همایون مهمان درجام شد

«غوطه‌ور» در صف اکران رفت

خوراک رسانه‌ای کودک دهه ۶۰ با امروز فرق دارد

چگونه ایمان‌ در زمان جنگ تقویت می‌شود؟

بزرگداشتی برای میراث دار فلسفه و طب حکیم ابوعلی سینا

درباره ارتداد در اسلام و انواع آن بیشتر بدانید

امتحانات ترم تابستان دانشگاه‌های سراسری و آزاد حضوری شد

آمادگی کامل شبکه ملی اجرا و حفاظت برای برگزاری مطلوب کنکور ۱۴۰۵

ثبت‌نام آزمون دکتری گروه علوم پزشکی سال ۱۴۰۵

حکم اخراج یکی از دانشجویان دانشگاه شریف ابلاغ شد

مسعود امیرلویی پس از ۵ سال مبارزه درگذشت

تمدید مهلت ثبت‌نام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵

حمله سایبری گسترده به تأسیسات آب آمریکا

دستگاه‌های عکسبرداری پزشکی کوچک‌تر می‌شوند

اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵

امتحانات ترم تابستان دانشگاه‌ها حضوری شد

راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی

مهلت ویرایش محل برگزاری چهلمین دوره آزمون دستیاری دندانپزشکی تمدید شد

دستور جدید ترامپ به شرکت ها برای حمله سایبری

اخراج ۲ دانشجو به دلیل توهین به پرچم مقدس ایران

یافته‌های جدید از نقش استارلینک در تجاوز نظامی آمریکا به ایران

مراسم معرفی سرپرست صندوق رفاه دانشجویان برگزار شد

تمهیدات لازم برای بازگشایی مطلوب مدارس خوزستان

رئیس جمهور: مسجد یکی از ظرفیت‌های مؤثر در ارتقای سطح سواد عمومی است

تابستان؛ فرصتی برای جبران بخشی از عقب‌ماندگی‌ها دانش آموزان

آغاز پیش‌ثبت‌نام تکمیل ظرفیت میان‌پایه و پایه دهم مدارس شاهد

۲۴۰۷ پروژه مدرسه‌سازی سال گذشته تحویل شد

نظر پیامبر (ص) درباره خاک بازی کودکان چیست؟

شنیدن صدای جامعه باید با یک سازوکار شفاف انجام شود

نماز خواندن در خانه ای که سگ در آن است چه حکمی دارد؟

«زوتوپیا ۳» ساخته می‌شود

آغاز پخش برنامه «محفل ستاره‌ها»؛ این برنامه برای حال خوب کودکان است

آغاز پخش «هزار داستان» با اجرای مجری معروف

مدیرعامل جدید مؤسسه فرهنگی دارالعرفان شیعی معرفی شد

چرا باید سیره مبارزاتی ائمه اطهار را بازخوانی کنیم؟

حمایت از نخبگان با اولویت هوش مصنوعی با تمرکز بر همکاری با دانشگاه‌های تراز اول

روسیه توسعه رقیب استارلینک را به سرعت ادامه می‌دهد

۱۰ سؤال از محاسبه نتیجه آزمون دستیاری حذف شد

پاول دوروف تولد ۱۳ سالگی تلگرام را تبریک گفت

تعیین ظرفیت ۴۸۳۰ نفری برای آزمون ارشد علوم پزشکی

توزیع کارت کنکور ۱۴۰۵ از ۲۶ مرداد آغاز می‌شود/ اعلام نحوه رفع نقص کارت

تمدید مهلت ثبت‌نام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵

۱۰ سؤال از محاسبه نتیجه آزمون دستیاری حذف شد

سرپرست صندوق رفاه دانشجویان منصوب شد

اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵

آغاز سال تحصیلی دانشگاه‌ها از ۴ مهرماه

حسین خواجه امیری «پهلوان آواز» به سوی خانه ابدی بدرقه شد

راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی

کمپین تابستانی فیدیبو برای کتاب‌خوان‌ها

آغاز نام‌نویسی بیست‌ودومین فراخوان جذب هیئت علمی پزشکی از فردا

شنبه آخرین مهلت ثبت‌نام در ۵ آزمون علوم پزشکی

اخراج ۲ دانشجو به دلیل توهین به پرچم مقدس ایران

صلح امام حسن (ع) چه تاثیری در افشای چهره واقعی نفاق اموی داشت؟

چالش‌های مربوط به «از دست نرفتن روایت»در عرصه بین‌المللی از زبان معاون وزیر علوم

اختلال در بخش پرداخت هزینه سامانه ثبت نام آزمون‌های علوم پزشکی کشور

سید جلال حسینی درگذشت

علی نصیریان مهمان نخستین برنامه «هم‌کلام» شد

حمایت از نخبگان با اولویت هوش مصنوعی با تمرکز بر همکاری با دانشگاه‌های تراز اول

امتحانات ترم تابستان دانشگاه‌ها حضوری شد

هوش مصنوعی با یک هزار میلیارد پارامتر به رقابت اوپن ای آی می‌رود

شکایت از ترامپ برای فروش پست‌هایش

انتشار کتاب‌های «احکام کاربردی نوجوان» برای تازه‌مکلف‌ها

امسال آیفون ۱۸ عرضه نمی‌شود؟

آغاز پخش برنامه «محفل ستاره‌ها»؛ این برنامه برای حال خوب کودکان است

غزه‌ای که رسانه‌ها نشان ندادند در کتاب «پاپیون؛ نسخه غزه»

تمهیدات لازم برای بازگشایی مطلوب مدارس خوزستان

درباره ارتداد در اسلام و انواع آن بیشتر بدانید

مهلت ویرایش محل برگزاری چهلمین دوره آزمون دستیاری دندانپزشکی تمدید شد

امتحانات ترم تابستان دانشگاه‌های سراسری و آزاد حضوری شد