انقلاب در انرژی خورشیدی؛ سلولی که هم از نور و هم از باران برق تولید می‌کند‌

Author

نویسنده

2026-02-28

به گزارش فانی لند به نقل از تجارت نیوز

محققان اسپانیایی با توسعه یک سلول خورشیدی پروسکایتی نوآورانه موفق شده‌اند سامانه‌ای بسازند که نه‌تنها از نور خورشید، بلکه از قطرات باران نیز برق تولید می‌کند؛ آن هم با ولتاژی شگفت‌انگیز که در هر قطره به بیش از ۱۰۰ ولت می‌رسد.

به گزارش تجارت نیوز، در جهانی که گذار به انرژی‌های پاک به یک ضرورت تبدیل شده، فناوری‌های نوظهور خورشیدی نقش کلیدی در آینده تامین برق ایفا می‌کنند. اگرچه نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ امروز سهم قابل‌توجهی از برق بدون کربن را تولید می‌کنند، اما محدودیت‌هایی مانند کاهش بازده در هوای ابری و بارانی همچنان پابرجاست. اکنون پژوهشی تازه از اسپانیا نشان می‌دهد که می‌توان همین محدودیت را به یک فرصت تبدیل کرد؛ فرصتی که در آن حتی باران نیز به منبع تولید برق بدل می‌شود.

سلولی که هم از خورشید و هم از باران انرژی می‌گیرد

پژوهشگران Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) موفق به ساخت یک دستگاه هیبریدی مبتنی بر سلول‌های خورشیدی پروسکایت شده‌اند که به طور همزمان در شرایط آفتابی و بارانی کار می‌کند. این سامانه می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های استفاده از پنل‌های خورشیدی در مناطق ابری و پرباران را برطرف کند.

بر اساس نتایج آزمایشگاهی، یک قطره باران برخوردکننده با این سامانه قادر است اختلاف پتانسیلی در حدود ۱۱۰ ولت ایجاد کند؛ عددی که برای تأمین انرژی یک دستگاه الکترونیکی قابل‌حمل کوچک یا فعال‌سازی حسگرها و مدارهای کم‌مصرف کاملاً کافی است. این ویژگی، چشم‌انداز تازه‌ای را برای خودکفایی انرژی در تجهیزات فضای باز ترسیم می‌کند.

چرا پروسکایت‌ها مهم هستند؟

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی طی سال‌های اخیر به دلیل راندمان بالاتر و هزینه تولید کمتر، به یکی از جذاب‌ترین گزینه‌ها در صنعت فتوولتائیک تبدیل شده‌اند. در حالی که راندمان پنل‌های سیلیکونی متداول معمولا در بازه ۲۰ تا ۲۳ درصد قرار دارد، سلول‌های پروسکایت در آزمایشگاه‌ها به راندمان‌هایی بالاتر از ۲۵ درصد نیز دست یافته‌اند.

با این حال، نقطه‌ضعف اصلی پروسکایت‌ها، پایداری و قابلیت اطمینان آن‌ها در برابر رطوبت، باران و نوسانات دمایی بوده است. نوآوری ICMS دقیقا همین مشکل را هدف گرفته و راه‌حلی ارائه داده که هم پایداری را افزایش می‌دهد و هم منبع انرژی تازه‌ای را به سیستم اضافه می‌کند.

لایه‌ای نازک‌تر از موی انسان، با نقشی دوگانه

هسته اصلی این فناوری، یک لایه محافظ فوق‌نازک است که با استفاده از فناوری پلاسما ساخته شده و ضخامت آن کمتر از ۱۰۰ نانومتر است. برای مقایسه، ضخامت متوسط یک تار موی انسان حدود ۸۰ هزار نانومتر برآورد می‌شود.

این لایه نازک دو وظیفه حیاتی را همزمان انجام می‌دهد. از یک سو، به‌عنوان پوشش محافظ عمل کرده و ساختار شیمیایی حساس سلول‌های پروسکایت را در برابر رطوبت و باران حفظ می‌کند و حتی جذب نور خورشید را بهبود می‌بخشد. از سوی دیگر، این سطح مانند یک لایه تریبوالکتریک رفتار می‌کند؛ یعنی می‌تواند انرژی جنبشی ناشی از برخورد قطرات باران را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.

در آزمایش‌های انجام‌شده در ICMS، مشخص شد که برخورد قطرات آب با این لایه، بار الکتریکی قابل‌توجهی ایجاد می‌کند که در نهایت به اختلاف پتانسیل‌هایی تا ۱۱۰ ولت منجر می‌شود. کارمن لوپز، از پژوهشگران این پروژه، تأکید کرده است که این سامانه در واقع ترکیبی از فناوری فتوولتائیک پروسکایت و نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در یک ساختار لایه‌نازک است.

راه‌حلی برای روزهای ابری و بارانی

پنل‌های خورشیدی سنتی در روزهای ابری با افت شدید تولید برق مواجه می‌شوند و در مناطق با بارندگی طولانی‌مدت، این موضوع می‌تواند مانع اصلی گسترش انرژی خورشیدی باشد. اما سامانه هیبریدی ICMS با بهره‌گیری از باران، این ضعف را به نقطه قوت تبدیل کرده است.

به گفته پژوهشگران، این فناوری می‌تواند حتی در شرایط غوطه‌ور بودن در آب نیز به تامین انرژی مدارهای LED و تجهیزات کم‌مصرف کمک کند و در عین حال، پایداری پنل‌های پروسکایتی را در برابر رطوبت و تغییرات دمایی افزایش دهد.

کاربردها؛ از اینترنت اشیا تا کشاورزی هوشمند

این دستاورد می‌تواند نقش مهمی در توسعه اینترنت اشیا (IoT) ایفا کند؛ صنعتی که پیش‌بینی می‌شود تا پایان این دهه ده‌ها میلیارد دستگاه متصل را در سراسر جهان شامل شود. حسگرهای فضای باز مورد استفاده در پایش سازه‌های عظیم مانند پل‌ها، سیستم‌های پیش‌بینی آب‌وهوا، کشاورزی دقیق و نظارت محیط‌زیستی، همگی به منابع انرژی پایدار و مستقل نیاز دارند.

پنل‌های هیبریدی خورشیدی-بارانی می‌توانند این نیاز را بدون وابستگی به باتری‌های پرهزینه یا شبکه برق برطرف کنند و مسیر توسعه سامانه‌های خودتامین را هموار سازند.

فناوری جدید سلول پروسکایت هیبریدی توسعه‌یافته در اسپانیا نشان می‌دهد که آینده انرژی‌های تجدیدپذیر تنها به نور خورشید محدود نیست. تبدیل هر قطره باران به منبع تولید برق با ولتاژی بیش از ۱۰۰ ولت، می‌تواند تعریف تازه‌ای از برداشت انرژی محیطی ارائه دهد. اگر این فناوری به مرحله تجاری‌سازی برسد، نه‌تنها کارایی پنل‌های خورشیدی در شرایط نامساعد آب‌وهوایی افزایش می‌یابد، بلکه گامی مهم در مسیر خودکفایی انرژی برای حسگرها و تجهیزات هوشمند برداشته خواهد شد.

خبر قبل