وقتی "جکی چان" به صنعت تولید صفحات خورشیدی روی می آورد!

شاید تعجب کنید اما این روزها خبر های عجیب زیاد میشنویم. وارد شدن کشور آلمان به حوزه ساخت اسمارت فون، ورشکسته شدن شرکتهای بزرگ، هک شدن سایت های معتبر و ... اما اینبار بازیگر معروف هنگ کنگی "جکی چان" هم با استفاده از دیسک های Blu-ray، وارد صنعت تولید صفحات خورشیدی شده است!

اشتباه نکنید! این صفحات خورشیدی جدید با استفاده از دیسک های Blu-ray سری فیلم های Police Story 3 از این بازیگر مشهور تولید شده اند و خود جکی چان نقشی در این بین ندارد!

محققان دانشگاه Northwestern با استفاده از دیسک های Blu-ray که بر روی آنها فیلم Police Story 3: Supercop رایت شده بود توانسته اند صفحات خورشیدی جدیدی بسازند که بازدهی آنها از نمونه های معمولی تا 22 درصد بالاتر است!

این رقم، بسیار قابل توجه است چرا که صنعت تولید صفحات خورشیدی در هر بار تلاش خود برای افزایش بازدهی، همیشه در حد 3 یا 4 درصد پیشرفت میکرد اما حالا نتایج پژوهشها افزایش 22 درصدی را در میزان تولید الکتریسیته ثبت کرده اند.

همانطور که میدانید دیسک های Blu-ray همانند CD ها و DVD ها دارای یک لایه (یا چندین لایه) از یک فلز یا ماده بسیار نازک و حساس هستند که قابلیت ذخیره اطلاعات به صورت باینری بر روی آنها وجود دارد. این لایه در بین دو ورقه بسیار باریک پلاستیکی قرار دارد تا از گزند خش خوردگی و صدمه در امان بماند.

از دید میکروسکوپی اطلاعات بر روی این لایه بصورت برآمدگی ها و سطوح صافی (موسوم به جزایر) با طول 75 نانومتر که نشان دهنده 0 و 1 های اطلاعاتی هستند ثبت میشوند.

حال زمانی که شعاع لیزر درایو نوری به این سطح برخورد میکند اگر به سطوح صاف و دست نخورده برخود کند درست در جهت مخالف منعکس میشود اما اگر به برآمدگی ها برخورد کند به جهات دیگر منحرف شده و یا پخش میشوند. بدین ترتیب حسگر لیزری قادر خواهد بود 0 و 1 را از هم تشخیص دهد و اطلاعات را از سطح دیسک بازخوانی نماید.

در مورد دیسک های Blu-ray قضیه کمی با CD و DVD فرق میکند چرا که اطلاعات به صورت مستقیم بر روی دیسک رایت نشده و در زمان ذخیره سازی اطلاعات، فشرده سازی و کنترل خطا نیز بصورت کد های اطلاعاتی در انتهای حجم مشخصی از دیتا و بصورت همان جزیره ها و برآمدگی های قبلی منتها با یک الگوی تکراری با طول 150 تا 525 نانومتر بر روی لایه حساس ثبت میشوند.

این الگوی تکراری، بافت خاصی را بوجود می آورد که quasi-random نام دارد. اگر به سطح یک دیسک رایت شده Blu-ray دقت کرده باشید، رنگین کمانی از رنگهای مختلف را بر روی آن مشاهده میکنید که این رنگین کمان به دلیل وجود همین الگوی تکراری از برآمدگی ها و جزایر بر روی سطح دیسک دیده میشود.

حال، دانشمندان کشف کرده اند که این بافت میکروسکوپی از برآمدگی ها که در هر 150 تا 525 نانومتر بر روی سطح دیسک Blu-ray تکرار میشود، دقیقاً مناسب به دام انداختن فوتونهای نوری طیف مرئی و طیف near-infrared (با طول موج بین 800 تا 2500 نانومتر) هستند.

یکی از دلایلی که سلولهای فوتوولتائیک فعلی بازدهی بالایی ندارند این است که تعداد زیادی از فوتونها از سطح سلول بازتابش میشوند و به عبارت دیگر توسط لایه حساس، جذب نمیشوند تا به الکتریسیته تبدیل شوند.

محققان دانشگاه Northwestern بطور اتفاقی و پس از بررسی میکروسکوپی سطح دیسک ها Blu-ray از فیلمهای جکی چان این موضوع را کشف کردند. آنها پس از برداشتن لایه پلاستیکی محافظ و ساخت یک قالب بسیار ظریف از بافت میکروسکوپی ایجاد شده بر روی سطح دیسک، توانستند یک سلول فوتوولتائیک تولید کنند که بافتی دقیقاً مشابه سطح دیسک blu-ray دارد.

سلول خورشیدی تولید شده بازدهی برابر با 40 درصد را نشان میدهد که 22 درصد از سلولهای خورشیدی معمولی کارآیی بالاتری دارد. همانطور که در تصویر مشاهده میکنید قدرت جذب فوتونها توسط سلول خورشیدی، مخصوصاً در طیف 400 تا 700 نانومتر افزایش قابل توجهی نشان میدهد.

البته گمان نمیرود این کشف جدید باعث شود که قیمت فیلم های جکی چان بالا برود چرا که هر دیسک Blu-ray را میتوان برای انجام این آزمایش انتخاب کرد. مسئله مهم این است که تولید کنندگان سلولهای خورشیدی باید به سرعت دست به کار شوند و این بافت را در سطح حساس سلولهای خورشیدی فعلی پیاده سازی کنند و سلولهای خورشیدی نسل آینده را نیز مستقیماً با توجه به خصوصیات بافت quasi-random طراحی کنند.

منبع: extremetech