ویروس ها در خدمت صفحات خورشیدی

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : یکشنبه, 08 خرداد 1390 13:28

امروزه استفاده از انرژی های پاك، بخصوص استفاده از نور خورشید بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به رشد جمعیت و كاهش منابع سوخت های فسیلی و همچنین روند روزافزون آلودگی های زیست محیطی كه ازنتایج مستقیم سوخت های فسیلی است، استفاده از انرژی های پاك مانند نور خورشید در حال افزایش است تا آنجا كه همه روزه شاهد فناوری هایی هستیم كه درصددند تا بر كارایی تجهیزات و تكنولوژی های به كار رفته در این زمینه بیفزایند و میزان بهره وری را بالا ببرند.

این روزها از باكتری ها و ویروس ها كه تا پیش از این فقط جنبه بیماریزایی آنها شناخته شده بود، در بسیاری از حوزه های علم و تكنولوژی استفاده می شود و این جانداران كوچك و تك سلولی در خدمت تولید فناوری های جدید قرار گرفته اند و همه روزه ابعاد وسیع تری از ویژگی ها و فواید این موجودات میكروسكوپی شناخته می شود كه در جای خود بسیار جالب است.

در این راستا بتازگی محققان روشی را ابداع كرده اند تا با استفاده از لایه نازكی از ویروس ها بر كارایی صفحات و سلول های خورشیدی بیفزایند و میزان ذخیره سازی و تولید انرژی را دراین سلول ها بالا ببرند.

به طور كلی یك سلول خورشیدی، انرژی خورشید را گرفته و ذخیره می كند و سپس این انرژی را به اشكال دیگر انرژی مثل نور و گرما و... تبدیل می كند. اما این سلول های خورشیدی هنوز به كارایی مورد نظر محققان نرسیده اند.

نور خورشید به نوعی برای سلول ها و صفحات خورشیدی مشكل زاست، زیرا سبب پراكنده شدن الكترون هایی می شوند كه مسوول مهاركردن نور و تولید انرژی هستند. این مشكل سبب شده است تا دانشمندان از نانولوله های كربن، برای افزایش كارایی سلول های خورشیدی بهره ببرند.

اما با گذشت زمان مشخص شد كه استفاده از نانولوله ها نیز با مشكلاتی مواجه است. اول آن كه درساخت نانولوله كربن از ۲ بخش متفاوت استفاده می شود.

یك نانولوله كربن تركیبی از یك بخش نیمه رساناست كه این نیمه رساناها گاهی جریان انرژی را عبور می دهند و گاهی هم عبور نمی دهند. بخش دیگر نانولوله ها استفاده از فلزات كاملا رسانایی است كه براحتی جریان انرژی را از خود عبور می دهند.

در تحقیقات اخیر مشخص شد تركیب این دو بخش در كنارهم در نانولوله ها اثرات متفاوتی دارند و سبب كاهش كارایی آنها می شوند.

قرارگرفتن این دو بخش كنار هم گاه مشكل زاست به طوری كه مثلا نانولوله های نیمه رسانا می توانند سبب بهبود عملكرد در صفحات شوند در حالی كه قسمت فلزی و رسانا در نانولوله ها اثر عكس دارد. مشكل دیگر این كه این دو بخش گرایش به دسته شدن و به هم چسبیدن دارند كه این امرنیز از كارایی آنها خواهد كاست. این دلایل سبب شد تا محققان روش هایی برای افزایش كارایی نانولوله ها پدید آورند تا این مشكلات را برطرف كنند. به دنبال تحقیقات فراوان آنها در نهایت موفق شدند از ویروس ها كمك بگیرند.

در این روش آنها از ویروسی به نام MI۳ استفاده كردند. این ویروس به نوعی سبب عفونی شدن باكتری ها می شود و همچنین قادر است ترتیب و نظم را در سطح نانولوله ها حفظ كند.

این ویروس می تواند ۲ بخش متفاوت را در نانولوله ها از هم جدا نگه دارد و از برخورد و تراكم آنها در كنار هم جلوگیری كند. در نهایت این ویروس با تأثیراتی كه بر نانولوله ها دارد، می تواند سبب افزایش كارایی سلول ها و صفحات خورشیدی شود. پژوهشگران در این آزمایش از یك سلول خورشیدی به نام Dye sensitized استفاده كردند؛ یك سلول خورشیدی ارزان قیمت و سبك وزن كه به جای سیلیكون در آن از لایه های فعال دی اكسید تیتانیوم برای ذخیره سازی انرژی خورشید استفاده می شود.

البته می توان از انواع دیگری از سلول های خورشیدی نیز بهره برد. محققان سپس درادامه ساختارهای ساخته شده از ویروس ها را به این صفحات اضافه كردند و توانستند میزان ذخیره سازی انرژی را از۸ به ۶/۱۰ درصد افزایش دهند. افزودن لایه های نازكی از ویروس ها به این سلول ها تأثیری در وزن این صفحات ندارد و تنها یك درصد به وزن این صفحات می افزاید.

الكترون ها در یك سلول خورشیدی طی اولین مرحله در ذخیره سازی و تولید انرژی از هم دور شده و فاصله می گیرند، سپس این الكترون ها باید توسط یك جمع كننده ،جمع و متمركز شوند. درست مانند زمانی كه در میان ۲ قطب یك باتری قرار می گیرند و تجمع می یابند. بعد از این مرحله الكترون ها دوباره از هم دور می شوند و به مرحله اول برمی گردند.

می توان گفت عملكرد تكنولوژی جدید و تأثیر ویروس ها بیشتر روی مرحله دوم متمركز است، زیرا سبب می شود الكترون ها بخوبی مسیر خود را یافته و متمركز شوند؛ در حقیقت مسیر مستقیم تری را برای جریان الكترون ها فراهم می كنند و از این طریق سبب افزایش كارایی و بهبود بهره وری در صفحات می شوند.

ویروس ها با تولید پروتئین هایی به نام پپتیدها می توانند از حركت اجزای نانولوله های كربن جلوگیری كنند و سبب می شوند آنها درجای خود بمانند و به هم برخورد نكنند و از هم جدا بمانند تا كارایی سلول خورشیدی پایین نیاید.

ویژگی دیگر ویروس ها در این روش آن است كه آنها پوششی از دی اكسیدتیتانیوم را برای اجزا و عناصر صفحات خورشیدی Dye sensitized ایجاد می كنند.

در واقع با ایجاد این پوشش در سطح سلول خورشیدی در كنار نانولوله ها اجزایی شبیه به سیم هایی برای حركت الكترون ها پدید می آورند. عملكرد دیگر این ویروس ها جانشینی سریع آنها به جای یكدیگر است.

در واقع آنها با تغییر اسیدیته محیط خود این قابلیت را دارند تا بسرعت جانشین هم شوند. این ویژگی نیز به بهبود كارایی این ویروس ها و سلول خورشیدی می افزاید.

علاوه بر این استفاده از این ویروس ها سبب حل شدن نانولوله ها در آب می شود. این ویژگی باعث می شود تا بتوان از نانولوله ها در فرآیندهای بر مبنای آب نیز بهره برد.

همچنین این ویروس ها سبب شده اند تا به كمك آنها محققان بتوانند ارتباط بهتری بین ذرات مختلف نانوكربن برقرار كنند. بهبود ارتباط میان ذرات نانو بسیار ضروری است، زیرا سبب می شود ویروس ها بتوانند بسرعت و به نحو موثرتری الكترون های سطح صفحات را جمع آوری و متمركز كنند.

در حال حاضر تكنولوژی صفحات خورشیدی براساس نانوتكنولوژی در بسیاری از كشورها بخصوص كشورهایی مانند ژاپن، كره و تایلند بسیار رو به گسترش و پیشرفت است و استفاده از ویروس ها در این روش ها می تواند به نحو چشمگیری بر بهبود كارایی این فناوری ها اثرگذار باشد.

البته قبلا محققان از این ویروس ها در شیوه هایی متفاوت برای افزایش عملكرد باتری ها و مواردی دیگر استفاده كرده اند، ولی این اولین بار است كه از ویروس ها درنانوتكنولوژی و سلول ها و صفحات خورشیدی استفاده می شود.

پژوهشگران امیدوارند بزودی بتوانند ازاین فناوری در دیگر سلول های خورشیدی و دیگر حوزه های فناوری بهره ببرند.....  /  گزارش : جام جم آنلاین