توسعه پنل‌های خورشیدی معکوس برای تولید برق در شب

در سطح جهانی، انرژی خورشیدی در چند دهه گذشته به طور تصاعدی رشد کرده است، زیرا هزینه‌ها کاهش یافته و تقاضا نیز به همین نسبت افزایش یافته است. تخمین زده می‌شود که جهان در سال ۲۰۲۵ یک سوم ظرفیت تولید انرژی خورشیدی بیشتری نسبت به سال ۲۰۲۴ اضافه کرده است. اما در حالی که انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار ارزان‌تر از آن هستند که شکست بخورند، برخی از معایب قابل توجه در افزایش سریع این منابع وجود دارد که شامل عدم هماهنگی کافی زیرساخت‌های شبکه و انتقال پشتیبانی و تغییرپذیری انرژی خورشیدی و بادی است.

برخلاف سوخت‌های فسیلی که سطح تولید آنها را می‌توان به دلخواه برای تامین تقاضا تغییر داد، انرژی خورشیدی و بادی به متغیرهای طبیعی خارج از کنترل انسان وابسته هستند. میزان تولید پنل‌های خورشیدی به طول روز و کیفیت نور خورشید بستگی دارد و پربازده‌ترین ساعات اغلب با اوج تقاضا در تضاد هستند.

اما تیمی از دانشمندان در استرالیا مشغول کار برای توسعه نوع جدیدی از پنل خورشیدی هستند که می‌تواند در شب کار کند تا راهی برای حل این مشکل ارائه کنند. این نوعی پنل خورشیدی معکوس است که با انتشار نور به جای جذب آن کار می‌کند. این دستگاه به جای استفاده از فتوولتائیک برای جذب نور خورشید، از یک نیمه‌رسانا به نام دیود ترموتشعشعی استفاده می‌کند که قادر به تبدیل گرما به انرژی است. گرمایی که این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند، انرژی خورشیدی است، اما از طریق گرمای جذب شده توسط زمین در ساعات تابش نور خورشید جذب می‌شود و سپس حتی پس از غروب خورشید به عنوان انرژی مادون قرمز آزاد می‌شود.

تیم تحقیقاتی در دانشگاه نیو ساوت ولز بر اساس تحقیقات و مدل‌سازی‌های قبلی دیودهای ترمورادیتیو که در دانشگاه‌های هاروارد و استنفورد در آمریکا توسعه یافته‌اند، کار می‌کند. این تیم استرالیایی، این مبنا را گرفته و با آن کار کرده است و اولین تیمی بود که با موفقیت از یکی از دستگاه‌ها برای «نمایش مستقیم توان الکتریکی» در سال ۲۰۲۲ استفاده کرد.

این تحقیق از آن زمان به پیشرفت خود ادامه داده است، اما هنوز راه درازی برای رقابت با انرژی خورشیدی معمولی دارد. طبق گزارش شبکه سی‌ان‌ان، «این دستگاه فعلا می‌تواند تنها مقدار بسیار کمی برق تولید کند که حدود ۱۰۰ هزار برابر کمتر از یک پنل خورشیدی معمولی است.»

در آینده‌ای نه چندان دور، این دیودها می‌توانند دستگاه‌های کوچک را در طول شب تغذیه کنند و عملا جایگزین باتری‌ها شوند یا برای شارژ مجدد آنها استفاده شوند.

پروفسور نِد اکینز-داوکس که رهبری تیم تحقیقاتی توسعه‌دهنده این «پنل‌های خورشیدی» ترمورادیتیو در دانشگاه نیو ساوت ولز سیدنی (UNSW) را بر عهده دارد، می‌گوید:  «بسیاری از مردم وای‌فای خود را در طول شب روشن می‌گذارند و تلفن‌های خود را شارژ می‌کنند. در شب یک بار الکتریکی سبک وجود دارد که دیودهای ترمورادیتیو می‌توانند در آینده به تامین آن کمک کنند.»

بر اساس گزارش اویل پرایس، اما روزی، این نیمه‌رساناهای دیود ترمورادیتیو می‌توانند کاربرد بسیار بزرگ‌تری داشته باشند و ماهواره‌هایی را که در مدار زمین قرار دارند، تغذیه کنند. این ماهواره‌ها در چرخه‌های نسبتا سریعی – تقریبا هر ۴۵ دقیقه – بین روشنایی و تاریکی در نوسان هستند و اتصال دیودهای ترموتشعشعی می‌تواند به تامین انرژی این دستگاه‌ها در زمانی که دور از دسترس نور خورشید و در دمای بسیار پایین فضا هستند، کمک کند.