تا حالا فکر کردین چقدر وسایل کوچیک تو خونه و محل کار و کارخانه‌ها داریم که همیشه تو نورن اما بازم باطری می‌خوان؟ مثلاً کنترل تلویزیون، کیبورد، دتکتور دود (همون سنسور دود)، یا سنسورهای هوشمند که اخیراً با اینترنت اشیا زیاد شدن. واقعاً تعویض این همه باطری هم اعصاب‌خوره، هم زمان‌بر، و هم حسابی به محیط‌زیست آسیب می‌زنه.
حالا محققای دانشگاه UCL لندن با کمک چین و سوئیس یه حرکت خفن زدن! اومدن سلول‌های خورشیدی ساختن که می‌تونن تو نور داخل خونه هم حسابی انرژی تولید کنن. یعنی از همین نور لامپ و چراغ، برق برای وسایل کوچیک درمیارن، اونم بدون اینکه هی باطری عوض کنید!
قبل از این، سلول‌های خورشیدی که برای داخل ساختمان درست می‌کردن یا خیلی گرون بودن یا بازدهی‌شون کم بود و صرف نمی‌کرد. اما این تیم خفن سراغ یه ماده‌ی خاص به اسم پرُوسکایت (Perovskite) رفتن. پرُوسکایت یه ماده ارزونه که تو سلول‌های خورشیدی بیرونی هم امتحان شده و خوبی بزرگش اینه که میشه جوری مهندسیش کرد تا نورهای خاصی رو جذب کنه. یعنی حتی تو محیطای کم‌نور مثل خونه یا اداره هم جواب می‌ده! فقط یه مشکلی داشت: داخل ساختارش «تله»های ریزی بود که الکترون‌ها (همون ذره‌های باردار که جریان برق رو می‌سازن) رو گیر می‌نداخت و باعث می‌شد بازده سلول بیاد پایین و عمرش هم کم شه.
ولی روشی که این محققا پیاده کردن واقعاً جواب داده. سه تا کار علمی جذاب کردن:
۱. اضافه کردن روبیدیوم کلرید (Rubidium Chloride) تا کریستال‌های پرُوسکایت یه‌دست‌تر رشد کنن و تله‌ها کمتر بشه.
۲ و ۳. دوتا نمک آلی به اسم‌های N,N-dimethyloctylammonium iodide (DMOAI) و phenethylammonium chloride (PEACl) که باعث می‌شن ساختار سلول پایدار بمونه و یون‌هاش (یون یعنی ذره‌هایی مثل اتم که بار الکتریکی دارن) از هم جدا نشن؛ وگرنه کارایی میاد پایین.
دکتر مجتبی عبدی جلبی، استاد دانشگاه UCL گفته «میلیاردها دستگاه فقط و فقط با تعویض باطری کار می‌کنن و این اصلاً پایدار نیست». تازه خود پرُوسکایت هم از مواد فراوون و ارزون روی زمین ساخته میشه و تولیدشم راحته، یه جورایی شبیه چاپ کردن روی پارچه!
حالا برسیم به اعداد رکوردشکن! این سلول‌های جدید تونستن ۳۷.۶ درصد از نور محیط با روشنایی حدود ۱۰۰۰ لاکس (یعنی تقریباً مثل یه اداره یا خونه خوب نورگیر) رو به برق تبدیل کنن. این یعنی تقریباً شش برابر بهتر از بهترین سلول‌های خورشیدی داخل ساختمون که تا الان تو بازار هست!
یه مثال با حال زدن: اگه پرُوسکایت بدون بهبود رو به کیک بریده بریده تشبیه کنیم، این روش جدید مثل این می‌مونه که اون تکه‌ها رو دوباره کنار هم بذارن و راه رو برای عبور جریان برق باز کنن.
از لحاظ دوام هم معرکه‌س. تو آزمایش فشار (استرس تست)ها، سلول‌های جدید بعد از بیشتر از صد روز هنوز ۹۲ درصد عملکردشون رو داشتن، در حالی که سلول‌های معمولی به ۷۶ درصد می‌رسیدن. حتی زیر نور شدید و دمای ۵۵ درجه (که برای قطعات الکترونیک معمولاً خشن حساب میشه!) تو ۳۰۰ ساعت آزمایش، بازم سلول‌های جدید ۷۶ درصد کارایی داشتن؛ معمولیا افت کردن به ۴۷ درصد.
نتیجه‌ش چیه؟ یعنی این سلول‌ها می‌تونن تو محیط خونه و محل کار به راحتی بیشتر از پنج سال کلی وسیله کوچیک رو بدون نیاز به تعویض باطری روشن نگه دارن. واقعاً اگه این تکنولوژی جا بیفته هم وقت و پول صرفه‌جویی میشه، هم محیط‌زیست کمتر آسیب می‌بینه.
الان هم تیم تحقیقاتی داره با شرکت‌های صنعتی صحبت می‌کنه تا وارد مرحله تولید انبوه بشن و این اختراع رو برسونن به بازار.
اگه دوست دارین جزییاتش رو خودتون بخونین، مقاله کامل این پژوهش تو ژورنال “Advanced Functional Materials” منتشر شده. خلاصه ش اینه که آینده خیلی خیلی سبزتر و راحت‌تر از چیزی میشه که فکرش رو می‌کردیم!
منبع: +
