راه حل این مشکل در حال حاضر مورد آزمایش قرار می گیرد استفاده از ردیاب های خورشیدی است. این ها پانل های متحرک آینه هایی هستند که خورشید را در آسمان می بینند و نور را بر روی سلول های خورشیدی پرتاب می کنند. این باعث می شود که نور خورشید به سیستم برسد اما ردیاب های خورشیدی بسیار پر هزینه هستند و نه فقط به دلیل حرکت آنها. این روش هدایت مقدار زیادی نور خورشید تمایل به گرم شدن سلول های سیلیکونی دارد که نیاز به نصب سیستم های گرمای گرانقابتی دارد.

یک راه حل دیگر برای مشکل کارایی در پانل های خورشیدی، متمرکز کننده خورشید است. این روش ارزان تر است و محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست اخیرا به گونه ای پیشرفت کرده اند که می تواند تکنولوژی انرژی خورشیدی را متحول کند. ما می توانیم این کنسانتره های فلورسنت لومینسنت جدید را به عنوان ویندوز در خانه هایمان نصب کنیم – پنجره هایی که قدرت تولید چراغ ها، سیستم های تهویه مطبوع و لوازم خانگی ما را تولید می کنند. و ما می توانیم آن را خیلی زود انجام دهیم.

در این مقاله، ما متوجه خواهید شد که یک متمرکز کننده نور خورشید (LSC) چگونه کار می کند و چرا کارآمدتر و ارزان تر از فن آوری های قدیمی خورشیدی است. ما خواهیم دید که چگونه LSC ها مورد استفاده قرار می گیرند و زمانی که آنها می توانند به بازار تجاری ضربه بزنند.

فشردن نور
غلظت های خورشیدی می تواند برای افزایش کارایی پانل های خورشیدی موجود استفاده شود.
غلظت های خورشیدی می تواند برای افزایش کارایی پانل های خورشیدی موجود استفاده شود.

متمرکز کننده خورشید دقیقا همان چیزی را که از نامش بر می آید انجام می دهد: نور خورشید که به یک منطقه وسیع برسد و با هم همپوشانی می کند، طول می کشد. جالب ترین قسمت سیستم این است که نور خورشید را تنها نمی گذارد؛ آن را نیز هدایت این نور خورشید به یک مکان بسیار خاص، کوچکتر است.

بر خلاف یک ردیاب خورشیدی، یک غلظت خورشید ثابت است. اجزای اصلی در طراحی سنتی پلاستیک، مولکول های رنگی و سلول های خورشیدی هستند. مولکول های رنگی مختلف بر روی یک ورق پلاستیک اسپری می شوند. در لبه های بیرونی پلاستیک، سلول های خورشیدی هستند.

ترکیبی از پلاستیک ها و رنگ ها به عنوان یک موجبر عمل می کند. موجبر هر وسیله ای است که نور را تسخیر می کند و سپس امواج نور را در طول مسیر به مقصد خاص حرکت می دهد. در این حالت، هنگامی که نور به پلاستیک برسد، رنگ آن را جذب می کند. انرژی خورشید به این ترتیب به رنگ منتقل می شود و الکترونها در آن مولکول ها به سطح انرژی بالاتر می روند. هنگامی که الکترونها به سطح انرژی پایین می افتند، مولکول های رنگی این انرژی را به ورقه های پلاستیکی رها می کنند، جایی که گیر می شود. در یک فرایند کل بازتاب داخلی، نور می تواند از پلاستیک فرار کند. این فقط در محتوا به بیرون پرتاب می شود و سرانجام راه خود را به سطح بیرونی می رساند. در سطح بیرونی، سلول های خورشیدی در حال انتظار برای جذب نور و تولید برق هستند.

یک غلظت دهنده خورشیدی نیازی به سیستم خنک کننده ندارد و قطعات متحرک وجود ندارد و ارزان تر از یک ردیاب خورشیدی است. هرچند نقصی در طراحی سنتی وجود دارد. در حالی که انرژی نور در اطراف پلاستیک میچرخد، گاهی اوقات به مولکول های رنگی دوباره جذب می شود و به عنوان گرما منتشر می شود. این انرژی پس از آن هرگز آن را به سلول های خورشیدی تبدیل نمی کند.

محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) چند تغییر اولیه را در سیستم انجام دادند تا کارایی و حتی ارزان تر انجام شود. آنها آن را متمرکز کننده نور خورشید (LSC) می نامند. اول، آنها در پلاستیک برای شیشه فروشی. شیشه برای تولید آسان تر است و برخی از امکانات جدید را از لحاظ برنامه ها باز می کند – بیشتر در این بعد. آنها همچنین یک عنصر جدید را اضافه کردند که از دست دادن انرژی برای جذب دوباره حذف می شود.

LSC از یک ورق شیشه ای با ذرات رنگ تشکیل شده است. این اساسا مانند نسخه پلاستیکی قدیمی کار می کند به جز برای دو افزودنی. اول، یک نوع آلومینیوم به نام tris (8-hydroxyquinoline) به ترکیب مولکول های رنگ اضافه می شود. این مولکول های آلومینیوم باعث می شود که رنگ ها موج های نور را در فرکانس هایی که رنگ ها نمی توانند جذب کنند، منتشر کنند. به این ترتیب، نور برای جذب دوباره جذب نمی شود، زیرا آن را به سلول های خورشیدی در لبه های شیشه ای می رساند.

در این سیستم، ۱۰ برابر بیشتر از نور خورشید که در پانل قرار دارد، در مقایسه با یک پانل خورشیدی سنتی تبدیل به برق می شود. [منبع: Economist]. هر سلول خورشیدی در معرض نور خورشید بسیار بیشتر قرار میگیرد، به این معنی است که سلولهای سیلیکونی کمتری مورد نیاز هستند و هزینه پایین میرود.

چقدر پایین؟ محققان مبلغی را برای محصول در نظر نمی گیرند، اما مطمئنا ارزان تر از ردیاب های خورشیدی است. با افزایش بهره وری، این نیز قادر به تولید برق بیشتر در هر دلار از پانل های خورشیدی شما در سقف مردم در حال حاضر ببینید. مجتمع شده بر روی سیستم های پانل خورشیدی در حال حاضر، متمرکز کننده های انرژی خورشیدی می تواند کارایی را ۵۰ درصد افزایش دهد [منبع: ScienceDaily]. با این حال، شگفت انگیز ترین محصول، از شیشه استفاده می شود: با ساختن پنجره ها از این LSC ها، شیشه ای که اجازه می دهد نور خورشید به خانه ها و دفاتر ما نیز منتقل شود، می تواند قدرت لازم برای اجرای این فضاها را تولید کند.

با این وجود ما هنوز کاملا وجود ندارد. بزرگترین مانع برای به دست آوردن این پنجره های انرژی خورشیدی در خانه های ما، طول عمر است. در واقع، نمونه اولیه LSC تنها حدود سه ماه طول می کشد [منبع: TreeHugger]. گروه MIT در حال تلاش برای به دست آوردن پنل برای حفظ ثبات برای ۱۰ سال یا بیشتر سال است که مردم انتظار دارند که این نوع دستگاه ها به پایان برسد. اما این بسیار نزدیک است – ما می توانیم انتظارات متمرکز کننده های انرژی خورشیدی را در سه سال آینده برای فروش در دسترس داشته باشیم. منبع: MIT.