التكنولوجيا: النوافذ تحوّل أشعة الشمس إلى طاقة - إشارات المرور التي تعمل بالطاقة الشمسية

يمكن لمبنى آندي كوركوران تحسين كفاءة الطاقة عن طريق تركيب نوافذ مزودة بألواح شمسية شفافة جديدة بدلاً من الزجاج.
تُعد الألواح أرخص من السيليكون بخمس إلى عشر مرات اليوم.
تتميز الخلايا الشمسية أيضاً بالكفاءة.
وصف مايكل غراتزل وزملاؤه من قسم الكيمياء في المعهد الفدرالي للتكنولوجيا في لوزان لجنة براءات الاختراع الخاصة بهم هذا الأسبوع (
الصفحة 737، 24 أكتوبر).
يحاكي ترتيب الألواح على شكل طبقات الطريقة التي تجمع بها النباتات الطاقة من الضوء من خلال عملية التمثيل الضوئي لصنع الغذاء.
يقول غراتزل إن جمال الألواح يكمن في أنها، بالإضافة إلى الزجاج الموصل الاحترافي الذي يشكل "خبز الساندويتش"، مصنوعة بالكامل من مادة عادية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تركيب الألواح سهل.
قال: يمكنك صنع واحدة في ساعتين.
من خلال السائل الإلكتروليتي القائم على اليود لاختراق ضوء الطبقة الزجاجية العلوية (
الطبقة العليا من الطبقة الثالثة من "الحشو"
ضعي طبقة من الصبغة.
وكما هو الحال مع الكلوروفيل في النبات، فإن هذا الصبغ يلتقط الطاقة الموجودة في حزمة الضوء، والتي تسمى الفوتونات.
تؤثر طاقة الفوتون على الإلكترونات في الصبغة إلى أعمق طبقة من الطبقات الثلاث "المملوءة" - وهي طبقة أشباه الموصلات من ثاني أكسيد التيتانيوم.
ثاني أكسيد التيتانيوم هو صبغة غنية تستخدم في مجموعة متنوعة من المنتجات من الطلاء إلى معجون الأسنان.
الفيلم رقيق للغاية (10 ميكرومترات)
يبدو شفافاً.
تقوم طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم بالتقاط الشحنة ونقل الإلكترونات إلى "الزبدة" في الساندويتش - وهي عبارة عن طبقة موصلة من أكسيد القصدير تغطي السطح الداخلي للزجاج.
أكسيد القصدير الموجود أسفل ثاني أكسيد التيتانيوم يوصل الإلكترونات إلى الخارج ليعمل كتيار كهربائي.
تكتمل الدائرة بواسطة الطبقة العلوية "الزبدية" من أكسيد القصدير، والتي تعيد الإلكترونات إلى الصبغة من خلال الإلكتروليت.
يختلف هذا التصميم من حيث المفهوم عن السيليكون-
يعتمد ذلك على الخلايا الشمسية، لأن السيليكون يقوم بكل شيء - فهو يمتص ويوصل الإلكترونات.
قال غراتزل إن مفتاح النظام هو الخشونة المجهرية للطبقة الرقيقة من السيراميك الأبيض التيتانيوم، مما يجعل الطبقة ذات مساحة سطح عالية.
وأوضح أنه عند الأخذ في الاعتبار المظهر المجهري والنسيج في الفيلم، فإن المساحة تبلغ 1000 ضعف السطح الهندسي الفعلي المرئي للعين.
وهذا يجعل جمع تدفق الشحنة من الصبغة الموجودة أعلاه أكثر فعالية.
وقال إن اللوحة تم تحويلها حوالي 7.1 إلى 7.
تم تحويل 150 من ضوء الشمس الذي سقط عليها إلى طاقة كهربائية مفيدة - تقريبًا نفس طاقة بطارية السيليكون - مما أدى إلى توليد حوالي واط لكل متر مربع من اللوحة.
الفرق يكمن في التكلفة.
يبلغ سعر لوحة السيليكون حوالي 400، بينما يتراوح سعر اللوحة السويسرية بين 40 و 80.