به گزارش ایسنا، سلول‌های خورشیدی اغلب به دلیل قرار گرفتن در معرض پرتو فرابنفش تخریب می‌شوند، اما دانشمندان طی یک مطالعه جدید به یک رویکرد محافظتی بسیار بالا دست یافتند.

اساس این رویکرد جدید در پیاز قرمز نهفته است. دانشمندان می‌گویند: رنگ پیاز قرمز می‌تواند ماده اولیه گمشده‌ای باشد که برای تقویت محافظت در برابر پرتو فرابنفش برای سلول‌های خورشیدی لازم است.

به نقل از لایوساینس، سلول‌های خورشیدی معمولاً با یک لایه بر پایه نفت پوشش داده می‌شوند تا آنها را از تخریب ناشی از پرتو فرابنفش محافظت کنند. ماده «نانوسلولز»(nanocellulose) در تلاش برای ترویج استفاده از لایه‌های ساخته شده از مواد پایدارتر و زیستی، به عنوان یک پیشرو ظاهر شده است. این ماده از مواد گیاهی مشتق شده و با تجزیه سلولز به الیاف در مقیاس نانو تولید می‌شود. دانشمندان این مطالعه دریافتند که ترکیب «نانوسلولز» با رنگی که از عصاره پوست پیاز قرمز ساخته می‌شود، قابلیت محافظت بسیار مؤثری در برابر پرتو فرابنفش ارائه می‌دهد. 

این مطالعه نشان داد که یک لایه محافظ ساخته شده از این ماده ۹۹/۹ درصد از پرتو فرابنفش را تا طول موج ۴۰۰ نانومتر از بین می‌برد. قابل توجه است که این فیلتر حتی از یک فیلتر فرابنفش تجاری که در حال حاضر در بازار موجود است نیز بهتر عمل کرد.

«رستم نظامف»(Rustem Nizamov)، پژوهشگر دکترا در «دانشگاه تورکو»(Turku) در فنلاند می‌گوید: این مطالعه نشان‌دهنده یک گزینه امیدوارکننده در کاربردهایی است که ماده محافظتی باید زیستی باشد.

توازن‌های حیاتی

دانشمندان در این مطالعه، دوام چهار لایه محافظ ساخته شده از نانوالیاف سلولزی را مقایسه کردند. این نوارها به روش‌های مختلف با عصاره پیاز قرمز، «لیگنین»(lignin) و یون‌های آهن فرآوری شده بودند. همه این موارد، محافظت کافی در برابر پرتو فرابنفش را فراهم کردند، با این حال رنگ پیاز قرمز به عنوان موؤثرترین گزینه عمل کرد.

این مطالعه اثبات کرد که سلول‌های خورشیدی با وجود مضرات پرتو فرابنفش زیر ۴۰۰ نانومتر با یک توازن حیاتی روبرو هستند. با این حال، عبور نور مرئی با طول موج بین ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ نانومتر، برای توانمندسازی سلول جهت تبدیل شدن پرتو به الکتریسیته بسیار حیاتی است.

«لیگنین»، پلیمری است که در دیواره برخی سلول‌های گیاهی یافت می‌شود.

توسعه ماده‌ای که هم از سلول خورشیدی محافظت کند و هم جذب انرژی را تسهیل کند، موضوعی کلیدی است. دانشمندان گفتند: «لیگنین» رنگ قهوه‌ای تیره دارد که استفاده از آن را در لایه‌های شفاف محدود می‌کند. عبور نور در این لایه‌های حاوی «لیگنین» معمولاً بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ نانومتر ۵۰ درصد و در بالای ۶۰۰ نانومتر حداکثر ۸۵ درصد است.

لایه نانوسلولز فرآوری شده با رنگ پیاز قرمز در مقایسه، بیش از ۸۰ درصد عبور نور را در طول موج‌های بلندتر نشان داد و عملکرد خود را در طول یک دوره آزمایش طولانی حفظ کرد. این دوره آزمایش، دوام و عملکرد فیلترها را با قرار دادن آنها در زیر نور مصنوعی به مدت ۱۰۰۰ ساعت ارزیابی کرد.

«نظاموف» اشاره کرد: این دوره بررسی، اهمیت آزمایش طولانی‌مدت برای فیلترهای فرابنفش را برجسته کرد. محافظت در برابر پرتو فرابنفش و عبور نور در سایر فیلترهای زیستی به مرور زمان به طور قابل توجهی تغییر کرد. لایه‌های فرآوری شده با یون‌های آهن در ابتدا عبور نور خوبی داشتند که پس از گذر زمان کاهش یافتند.

وی افزود: این مطالعه پیامدهای گسترده‌ای برای طیف وسیعی از سلول‌های خورشیدی در سایر صنایعی که استفاده از فیلترهای زیستی ضروری است، دارد.

این کاربرد می‌تواند در بسته‌بندی مواد غذایی و جایی که سلول‌های خورشیدی زیست‌تخریب‌پذیر می‌توانند به عنوان منابع تغذیه برای حسگرها در محیط‌های استریل استفاده شوند، باشد.

این یافته‌ها در مجله ACS Applied Optical Materials منتشر شده است.

انتهای پیام