סיקור מקיף

פריצת-דרך בתחום של תאים סולאריים היברידיים

מדענים מאוניברסיטת פרייבורג בגרמניה הצליחו לפתח שיטה לעיבוד פני-השטח של ננו-חלקיקים המשפרת את יעילותם של תאים סולאריים אורגניים. החוקרים הצליחו לקבל ניצולת של שני אחוזים באמצעות השימוש בנקודות קוונטיות המורכבות מסלניד הקדמיום.

תאי שמש
תאי שמש
מדענים מאוניברסיטת פרייבורג בגרמניה הצליחו לפתח שיטה לעיבוד פני-השטח של ננו-חלקיקים המשפרת את יעילותם של תאים סולאריים אורגניים. החוקרים הצליחו לקבל ניצולת של שני אחוזים באמצעות השימוש בנקודות קוונטיות המורכבות מסלניד הקדמיום.

ערכי יעילות אלו, שהינם הרבה מעל הטווח הקיים של 1.8-1 אחוזים, אומתו ע"י קבוצת המחקר. השכבה הפוטו-פעילה של תאים סולאריים היברידיים מורכבת מתערובת של ננו-חלקיקים אי-אורגניים ופולימר אורגני. למרות שניתן, תיאורטית, ליישם את השיטה שפותחה ע"י החוקרים לננו-חלקיקים רבים, פריצת דרך זו מספקת יכולת חדשה להגברת היעילות של תאים סולאריים מסוג זה עוד יותר. על התהליך נתבקש פטנט והממצאים פורסמו בגיליון האחרון של כתב-העת המדעי Applied Physics Letters.

תאים סולאריים אורגניים שייכים למה שמכונה הדור השלישי של תאים סולאריים והם עדיין בשלבי הפיתוח שלהם. השיא העולמי עבור תאים סולאריים אורגניים לחלוטין, סוג שבו שני הרכיבים של השכבה הפוטו-פעילה הינם חומרים אורגניים, עומד כרגע על שבעה אחוזים עבור שכבות שנוצרו ע"י שיטות של כימיה רטובה. לתאים סולאריים אורגניים יש יתרונות רבים יחסית לתאי סיליקון טיפוסיים המשמשים להתקני אנרגיה מסחריים: לא רק שהם דקים וגמישים הרבה יותר, הם גם זולים יותר ומיוצרים במהירות רבה יותר. משום כך, הם מתאימים יותר כמקורות אנרגיה להתקנים ומערכות המשמשים ביומיום, כגון חיישנים ומכשירים חשמליים. לטווח הארוך יותר, תאים סולאריים אורגניים יוכלו להפחית באופן משמעותי את התלות שלנו בסוללות וקבלים.

"האופי הבינתחומי של קבוצת המחקר שלנו, הכוללת כימאים, פיסיקאים ומהנדסים, הינו יתרון ברור ותרם רבות להתקדמות המהירה של המיזם. אנו מסוגלים לבצע את כל השלבים בעצמנו: החל מהסינתזה של ננו-החלקיקים, עבור להתאמת פני-השטח שלהם וכלה בשילובם בחומרים מרוכבים," אומר ראש הקבוצה ד"ר Michael Krüger. קבוצת המחקר מיישמת עתה את השיטות המתוארות במאמר שלה למערכות חומרים מבטיחות אחרות, וזאת במטרה לעדן אותן עוד יותר ולהעבירם לטכנולוגיות מסחריות. התנאים המוקדמים הנדרשים לשם מסחור חומרים אלו כוללים שיפורים ניכרים ביעילות ובניצולת, הגברת עמידותם של החומרים והפחתת עליות הייצור שלהם.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

11 תגובות

  1. לדעתי במקום להשתמש במצברים יקרים לצורך אגירת האנרגיה החשמלית היה עדיף לבנות בריכות מים במקומות גבוהים.ואז באמצעות האנרגיה החשמלית שנוצרת מהתאים הסולרים אפשר לשאוב את המים למעלה לעבר בריכת האגירה.
    בזמן שאין קרינת שמש אפשר להפיל את המים ובאמצאות טורבינות ליצר את האנרגיה החשמלית בעת הצורך.

  2. לערן m
    אני בכלל לא חושב שזו עיסקה לא רעה.
    הבעיה גם כיום (עם נצילות של כ- 15% ) היא שהפנלים תופסים המווווווווווווווווווווווווווווווווווווווון מקום.
    אז נכון,זה אמנם יותר זול, אבל אני חושב שעם כאב ראש לא קטן.
    לדוגמא : כאחד שמתקין מערכת סולארית בגג, הייתי מאוד רוצה שישאר קצת …….. גג (בגג שטוח כמובן).
    כמו-כן דרושים הרבבבבבבבבה יותר פנלים. וכתוצאה מכך תשתית (הבסיס) הרבה יותר גדולה עבורם.
    כנ'ל גם הרבה יותר חיווטים. וכמובן שטח הרבה יותר גדול שצריך לנקות מאבק, פעם עד פעמיים בשנה.

    השורה התחתונה היא, שבמאה האחרונה רוב ככל התעשיה הולכת על מיזעור המוצרים ונצילות יותר ויותר גבוהה.

    כמו שאני רואה את זה, אם לא יגיעו לפחות ל 11-12% נצילות, אני לא חושב שיותר כאב ראש יהיה שווה את המחיר הזול יותר.
    אבל כמובן זאת רק דעתי.

  3. לא הבנתי, אם הגיעו בתאים סולאריים אורגניים לחלוטין ל7 אחוז אז מה זה עוזר שבתאים שהם לא אורגניים לחלוטין (שלפי הבנתי זה לא דבר טוב ועדיף שהכל יהיה חומר אורגני וזול) הגיעו ל2 אחוז?

  4. להרצל,
    לדעתי, לא בהכרח.
    דווקא החשיבה בכוון של בטריות ואגירה היא האלמנט הארכאי שיש לצאת ממנו. במקום להמיר שוב את האנרגיה ולאבד עוד אחוזים ממנה בהמרה לתוך הבטריה וביציאה ממנה – יש לחשוב על מימוש מיידי בתוך הגריד. היות ותאים סולריים רחוקים מלהיות מספיקים הרי שהחשמל שנצרך גדול מכפי שהם יכולים לספק. לכן ראוי להפנות את האנרגיה הזו לשימוש מיידי עם כמה שפחות מניפולציות שיגרמו לאיבודים חסרי תוכלת. לכשיגיע היום בו קצירת אנרגית השמש תהיה כל כך יעילה שנוכל להרשות לעצמנו לאחסן אותה ולהשתמש בה גם ביום וגם בלילה – או אז נתחיל לחשוב ולפתח טכנולוגיות של שימור.

    בברכה,
    עמי בכר

  5. Having great solar cells will not remove the need for batteries and capacitors as the article says, on the contrary. Use of solar cell which is available only about 8 hours a day REQUIRE the storage of the energy for the dark hours, requiring new types of batteries or other storage means such as Hydrogen.

  6. פנלים סולריים מבוססי סיליקון קדמיום וכדומה מגיעים היום לניצולת של 10-12% מהאנרגיה שמגיעה אלייהם מהשמש. בעזרת שיטות מתקדמות יותר של ריכוז קרניים מצליחים להגיע לניצולת שמתקרבת יותר ל 20%. המספרים הללו הם התרגום של אנרגיית אור שהופכת לחשמל ולא מתיחסים לאנרגיית החום שניתן (וצריך) לקצור ולצמד להתהליכים מקבילים.

    כפי שאמר מגיב 3, הכתבה לא מובנת. מגיב 4 מפנה את עניין הניצולת לאספקט הכלכלי-כספי שבהחלט יכול להיות העניין המקורי בו נידונה הכתבה. מנסיון של כמה שנים כטוקבקיסט בידען אני מניח שהד"ר נחמני לא יטרח גם הפעם להשיב לתגובות על מאמרו. יחד עם זאת, אני מודה לו על שלל כתבות מעניינות וסך הכל על כתיבה שבדרך כלל מצטיינת בבהירות.

    בברכה,
    עמי בכר

  7. אחד הטיעונים המרכזיים של ריי קורצוויל (בסיפרו, ובהרצאותיו) זה שבתוך 20 השנים הקרובות אנרגיה סולארית תוכל לספק כ 100% (והרבה מעבר לזה) מצרכי האנרגיה של האנושות כולה, בזכות שימוש בשיטות המבוססות על ננו-טכנולוגיה, והיא תהיה גם הרבה יותר משתלמת מבחינת עלות/תועלת על פני שימוש בנפט או גזים טבעיים –

    http://www.tapuz.co.il/blog/ViewEntry.asp?EntryId=1065939

    https://www.hayadan.org.il/lower-cost-solar-cells-to-be-printed-2708092

  8. לא, מדובר על שני אחוז.
    הרעיון כפי שמצויין בכתבה הינו שהחומר מאוד זול לייצור, מה שסיליקון היה הופך להיות עם תעשיית השבבים לא הייתה ממשיכה להשתמש בו, אבל עדיין הוא מוליך נורא, ובעזרת כל מיני טכניקות כמו קוונטום דוטס שמוזכרת כאן, מנסים בעצם להגיע למצב שהחומר פחות משנה, אלא רק המידות הגאומטריות. עדיין, בהנחה שיצליחו בעתיד להגיע ל-7-8 אחוז, במקומות שבהם מחירי הפנאלים הם החלק המשמעותי יחסית לממיר ולשאר הירקות, אומנם תתקבל חצי ואולי פחות מהאיכות, אך בשליש ופחות מהמחיר. נשמע כמו עסקה לא רעה.

  9. הכתבה מבלבלת ולא מובנת. אני מבין שהיעילות של של התאים החדשים הם 2%, אבל כל מה שבא אחר כך לא היה ברור לי בכלל.
    היעילות הקיימת היום היא עד 1.8%? ומה זה ה 7% שמופיע בהמשך? ובכלל מה היעילות של תאים סולאריים לא אורגנים?

    הנושא בהחלט נשמע מעניין, אבל חבל שלא הוסבר בכתבה בצורה ברורה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן