داستان از اینجا شروع شد که یه گروه دانشمند خلاق به سرشون زد ببینن چی میشه اگه برای محافظت از سلول‌های خورشیدی (همون پنل‌هایی که نور خورشید رو به برق تبدیل می‌کنن) از مواد طبیعی‌تر استفاده کنن. تا الان بیشتر سلول‌های خورشیدی رو با یه لایه محافظ که از مواد نفتی مثل پلی‌وینیل فلوراید (PVF) و پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) درست میشه، می‌پوشونن تا جلوی خراب شدنشون رو زیر نور ماوراءبنفش (یا UV – اون بخش خطرناک نور خورشید که باعث پیر شدن و آسیب وسایل میشه) بگیرن.
حالا دانشمندا دنبال راهی بودن که این لایه رو دوست‌دار طبیعت‌تر کنن. بهمین خاطر اومدن سراغ ماده‌ای به اسم نانوسلولز. نانوسلولز در واقع همون سلولزی هست که توی گیاه‌ها پیدا میشه ولی تا حد نانو (یعنی حسابی ریز و مینیاتوری) تبدیلش کردن. چون ماده گیاهیه، برای طبیعت ضرری نداره و از منابع تجدیدپذیر به دست میاد.
حالا خلاقیت اصلی اینجا اتفاق افتاد؛ تیم پژوهشی اومد نانوسلولز رو با رنگ طبیعی‌ای که از پوست پیاز قرمز گرفته بودن ترکیب کرد و به این نتیجه رسید که این ترکیب فوق‌العاده سلول‌های خورشیدی رو در مقابل UV محافظت می‌کنه. تازه کارشون از فیلترهای نفتی بازار هم بهتر بود! مثلاً این فیلم محافظی که درست کردن، ۹۹.۹٪ اشعه ماوراءبنفش تا طول موج ۴۰۰ نانومتر رو حذف کرد. (یعنی تقریباً هیچی UV رد نمی‌شه!)
جالب‌تر اینکه بقیه مواد طبیعی رو هم امتحان کردن؛ مثلاً لیگنین (لیگنین یه پلیمر طبیعیه که توی دیواره سلولی گیاه‌ها پیدا میشه) و یون آهن رو هم بررسی کردن. اما رنگ پیاز قرمز بهترین نتیجه رو داد. البته لیگنین یه عیب مهم داشت؛ رنگش قهوه‌ای تیره‌ست و باعث میشه فیلم محافظ شفاف نباشه. (که برای سلول خورشیدی خیلی مهمه چون باید نور بهش برسه!) در حالی که فیلم نانوسلولز با رنگ پیاز قرمز تونست بیشتر از ۸۰٪ نور مرئی رو تو موج‌های بلندتر (۶۵۰ تا ۱۱۰۰ نانومتر) عبور بده.
یه نکته خیلی مهم توی سلول‌های خورشیدی اینه که باید جلوی نور UV رو بگیرن چون بهش آسیب می‌زنه، ولی لازمه نور مرئی که تو بازه ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ نانومتره رو عبور بده تا برق تولید بشه. به خاطر همین، توسعه یه ماده‌ای که همزمان محافظت قوی باشه و نور لازم رو هم رد کنه، کار سختیه.
درضمن اومدن این فیلترها رو ۱۰۰۰ ساعت زیر نور مصنوعی (همون مقدار نوری که تو اروپا یه سال کامل از خورشید می‌گیری) تست کردن تا ببینن چقدر دوام میارن. نتیجه شفاف بود: فیلترهای طبیعی دیگه با گذشت زمان کاراییشون رو از دست دادن ولی اون فیلم حاوی رنگ پیاز قرمز همون کیفیت رو نگه داشت. مثلاً فیلم‌هایی که با یون آهن ساخته بودن، اولش خوب نور عبور می‌دادن ولی کم‌کم خاصیتشون از بین رفت.
این پژوهش فقط به درد سلول‌های خورشیدی معمولی نمی‌خوره، بلکه برای انواع مدرن‌تر مثل سلول‌های پرواسکایت (Perovskite – یه جنس جدید سلول خورشیدی که قیمت پایین‌تری داره و به سرعت داره معروف میشه) و سلول‌های ارگانیک هم حسابی می‌تونه کاربرد داشته باشه. حتی ازش میشه توی بسته‌بندی مواد غذایی هم استفاده کرد؛ مثلاً جاهایی که لازم جنس بسته‌بندی زیست‌تجزیه‌پذیر باشه و بشه یه قطعه برقی کوچیک (مثلاً سنسور استریل بودن محیط) بهش اضافه کرد، این تکنولوژی بدردبخوره.
در کل، قراره یه روزی با همین پوست پیازهایی که تا دیروز دور ریخته می‌شدن، هم سلول خورشیدی بسازیم، هم محیط زیست رو حفظ کنیم!
منبع: +
