یه تیم فوقالعاده از دانشگاه کره و دانشگاه دونگوک موفق شدن یه پوشش مولکولی جدید برای سلولهای خورشیدی ارگانیک درست کنن که خیلی چیز خفنیه! بذار خیلی راحت بگم: این اختراع باعث شده که یه دستگاه ساده همزمان هم بتونه به عنوان سلول خورشیدی کار کنه (یعنی انرژی خورشید رو بگیره و برق تولید کنه)، هم به عنوان فوتودیود یا همون حسگر نور عمل کنه. فوتودیود یعنی یه جور سنسور حساس به نوره که حتی نور خیلی کم هم بتونه تشخیص بده. تا الان همیشه این دو تا تکنولوژی با هم قهر بودن، چون یکی باید برق رو سریع منتقل کنه (خوب برای تولید برق)، ولی اون یکی باید انتقال شارژ رو محدود کنه (خوب برای تشخیص نور ضعیف)، واسه همین معمولاً جدا استفاده میشدن.
داستان از این قراره که این پوشش جدید از یه مولکول ساده درست شده: بنزن و اسید فسفونیک که اسم مخففش هست BPA. حالا این پوشش رو که فقط به اندازه یه لایه تک مولکولی (یعنی واقعاً خیلی نازک!) هست، روی الکترود شفاف معمولی سلول خورشیدی (که اسم علمیش هست ITO یا همان ایندیوم تین اکساید) میزنن. این کار باعث میشه انرژیها تو محل اتصال دقیقاً همتراز بشن و هم بتونه شارژها رو راحت بیرون بکشه (واسه تولید برق خوبه)، هم صدای زمینه رو کم کنه (که برای تشخیص نور لازمه).
تا الان، واسه دستگاههایی مثل حسگرهای هوشمند، گجتهای پوشیدنی (مثل ساعت و دستبند هوشمند)، یا تجهیزات اینترنت چیزها (IoT یعنی شبکهای از وسایل که بهم وصلن و اطلاعات رد و بدل میکنن)، مشکل این بود که باید یا باتری استفاده میکردن (که دایم تموم میشه)، یا سیمکشی کنن (که همیشه ممکن نبود و دردسر داشت). تازه، نور اتاق کمه و سلولهای خورشیدی معمولی هم مناسب این نور نیستن! برای همین معمولاً مجبور بودن دو تا قطعه جداکار بذارن: یکی برای دریافت نور و یکی برای تشخیصش، که هم جا میگیره هم هزینه رو دو برابر میکنه.
ولی حالا با این فیلم BPA، همه چی عوض شده! یعنی همزمان تو یه لایه، شارژ تولید میکنه و نور رو هم تشخیص میده. این فیلم حتی با نورهای معمولی داخل خونه (مثلاً چراغ LED با روشنایی ۱۰۰۰ لوکس و دمای رنگ ۲۷۰۰ کلوین) کار میکنه – این همون نوریه که تو خیلی از ادارهها و خونهها هست.
نتایج تستها خیلی جالبه: این پوشش تونسته تو محیط داخلی راندمان ۲۸.۶٪ بده! برای سلولهای معمولی این رقم رؤیاییه. جالبتر اینکه بعد از ۱۰۰۰ ساعت روشن بودن، هنوز ۸۷٪ کاراییش مونده، یعنی حسابی پایداره.
از نظر اقتصادی هم غوغا کرده؛ قیمتش نسبت به عملکردش تقریباً ۹ برابر بهتر از نمونههای قدیمی در اومده! تازه میتونن به راحتی این تکنولوژی رو بزرگتر کنن و بازدهیش خیلی نمیاد پایین.
اگه بخوایم آینده رو ببینیم، این تکنولوژی قراره خیلی چیزها رو تغییر بده: از تجهیزات پوشیدنی تا سنسورهای ساختمون هوشمند، حتی مانیتورهای صنعتی و سیستمهای نظارت ریز و جمعوجور. ابزارهایی که نیاز به باتری ندارن، لازم نیست شارژ بشن و همش انرژی لازم رو از نور اتاق میگیرن.
علاوه بر اینها، چون این فیلم BPA رو میشه روی وسایل خمشدنی و قابل حمل هم زد (همون Flexible electronics)، برای نسل بعدی گجتهای پویا و هوشمند فوقالعادهس. در واقع این قضیه یه کلاسیک از داستان «یک تغییر کوچیک، یه نتیجه بزرگ» شده. فقط با اضافه کردن یه مولکول ساده تو محل تماس، مشکلی که سالها پیشرفت دستگاههای دوکاره رو قفل کرده بود، حل شده.
فاز جالبتر اینه که راهحلش اصلاً پیچیده نبوده، بلکه با سادهسازی و انتخاب یه مولکول مینیمال، همه چیز درست شده. این میتونه بازار فتوولتائیکهای داخلی (یعنی سلولهایی که برای نور محیط داخلیها طراحی شدن) رو تسریع کنه، هزینه و مصرف مواد اولیه رو بیاره پایین و میلیاردها وسیله هوشمند تو خونهها، کارخانهها و سیستمهای درمانی رو به راحتی برق بده.
خلاصه، این جهش حسابی قراره نسل جدید سنسورها و پوشیدنیها رو بدون باتری و با قیمت پایینتر، کارا و سازگار با محیط زیست راه بندازه. اگه خیلی کنجکاو شدی، خود مقاله رو میتونی تو مجله Advanced Materials ببینی!
منبع: +
