Εφαρμόζοντας τις αρχές της εξέλιξης στις ηλιακές κυψέλες

Επιστήμονες, οι οποίοι αναπτύσσουν ένα νέο τύπο οργανικών ηλιακών κυψελών, ανέτρεξαν στο Δαρβίνο και στη θεωρία της εξέλιξης μέσω της φυσικής επιλογής, προκειμένου να κάνουν τις κατασκευές τους αποδοτικότερες.

Οι μηχανικοί του Northwestern University, στο Ιλινόι των Ηνωμένων Πολιτειών, δημιούργησαν ένα πρόγραμμα, το οποίο «ζευγαρώνει» στοιχεία σχεδιασμού αξιολογώντας το συνδυασμό που προκύπτει, με στόχο να φτιάξουν την αποδοτικότερη δυνατή κυψέλη.

Το σχέδιό τους βασίζεται σε ένα νέο γεωμετρικό μοτίβο για το επίπεδο σκέδασης της ηλιακής κυψέλης, στόχος του οποίου είναι το ηλιακό φως να παραμένει «εγκλωβισμένο» στην κυψέλη για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Ο αλγόριθμος που χρησιμοποίησαν οι επιστήμονες στο πρόγραμμά τους, ο οποίος μιμείται τη διαδικασία της φυσικής επιλογής, τους έδωσε το ιδανικότερο – «εξελικτικά» - γεωμετρικό μοτίβο «για την απορρόφηση και την παραμονή φωτός σε πολύ λεπτές οργανικές ηλιακές κυψέλες».

Οι οργανικές κυψέλες ονομάζονται έτσι γιατί κατασκευάζονται από τα λεγόμενα οργανικά στοιχεία, όπως είναι ο άνθρακας, το οξυγόνο ή το άζωτο. Είναι φθηνότερες στην κατασκευή και πιο εύκαμπτες σε σχέση με τις κοινές κυψέλες πυριτίου των σημερινών ηλιακών πάνελ.

«Θέλαμε να καθορίσουμε τη γεωμετρία του επιπέδου σκέδασης που θα μας έδινε την καλύτερη δυνατή απόδοση», εξηγεί ο μηχανολόγος μηχανικός Τσενγκ Σαν, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. «Με τόσες πολλές επιλογές όμως, είναι δύσκολο να ξέρει κανείς από πού να αρχίσει, οπότε ανατρέξαμε στους νόμους της φυσικής επιλογής για καθοδήγηση».

Ο Σαν υποστηρίζει ότι το γεωμετρικό μοτίβο, το οποίο προέκυψε από το πρόγραμμα, αυξάνει σημαντικά την αποδοτικότητα μιας οργανικής ηλιακής κυψέλης.

«Το σχέδιο που προέκυψε παρουσιάζει τριπλάσια αύξηση σε σχέση με το Όριο Γιαμπλόνοβιτς, το θερμοδυναμικό όριο που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1980 και το οποίο περιγράφει στατιστικά για πόσο ένα φωτόνιο μπορεί να παραμείνει παγιδευμένο σε έναν ημιαγωγό», αναφέρουν οι ερευνητές. Τα αποτελέσματα της μελέτης τους δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση Scientific Reports.

Πηγή: http://www.naftemporiki.gr/story/534225