9 نوامبر 2023 توسط انجمن شیمی آمریکا-اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0
از سیستم‌های امنیتی خانه متصل به Wi-Fi گرفته تا توالت‌های هوشمند، به اصطلاح اینترنت اشیا شخصی‌سازی و راحتی را برای دستگاه‌هایی که به اداره خانه‌ها کمک می‌کنند، به ارمغان می‌آورد. اما همراه با آن سیم های برق یا باتری های درهم پیچیده می آید که باید تعویض شوند. اکنون، محققانی که در ACS Applied Energy Materials گزارش می دهند، فناوری پنل های خورشیدی را در داخل خانه برای تامین انرژی دستگاه های هوشمند آورده اند. آنها نشان می‌دهند که کدام سیستم‌های فتوولتائیک (PV) تحت ال‌ای‌دی‌های سفید سرد، یک نوع معمول نورپردازی داخلی، بهتر کار می‌کنند.
روشنایی داخلی با نور خورشید متفاوت است. لامپ ها از خورشید کم نورتر هستند. نور خورشید شامل نور ماوراء بنفش، مادون قرمز و مرئی است، در حالی که نورهای داخلی معمولاً نور را از ناحیه باریک تری از طیف می تابانند. دانشمندان با استفاده از پنل های خورشیدی PV راه هایی برای مهار انرژی از نور خورشید پیدا کرده اند، اما این پنل ها برای تبدیل نور داخل خانه به انرژی الکتریکی بهینه نشده اند.
برخی از نسل بعدی مواد PV، از جمله مواد معدنی پروسکایت و فیلم‌های ارگانیک، با نور داخلی آزمایش شده‌اند، اما مشخص نیست که کدامیک در تبدیل نور غیرطبیعی به الکتریسیته کارآمدتر هستند. بسیاری از مطالعات از انواع مختلفی از چراغ های داخلی برای آزمایش PV های ساخته شده از مواد مختلف استفاده می کنند. بنابراین، اولی وورفل و همکارانش طیفی از فناوری‌های مختلف PV را تحت یک نوع نورپردازی داخلی مقایسه کردند.
محققان هشت نوع دستگاه PV را به دست آوردند که از سیلیکون آمورف سنتی گرفته تا فناوری های لایه نازک مانند سلول های خورشیدی حساس به رنگ را شامل می شود. آنها توانایی هر ماده را برای تبدیل نور به الکتریسیته، ابتدا تحت نور خورشید شبیه سازی شده و سپس تحت نور سرد سفید LED اندازه گیری کردند.
سلول‌های PV فسفید گالیوم ایندیم بیشترین کارایی را در نور داخلی نشان دادند و تقریباً 40 درصد از انرژی نور را به الکتریسیته تبدیل کردند.
همانطور که محققان انتظار داشتند، عملکرد ماده حاوی گالیوم در زیر نور خورشید نسبت به سایر مواد آزمایش شده به دلیل شکاف نواری زیاد آن، متوسط بود.
ماده ای به نام سیلیکون کریستالی در زیر نور خورشید بهترین کارایی را نشان داد اما در نور داخلی متوسط بود.
به گفته محققان، گالیوم ایندیم فسفید هنوز در سلول‌های PV تجاری موجود استفاده نشده است، اما این مطالعه به پتانسیل آن فراتر از انرژی خورشیدی اشاره می‌کند. با این حال، آنها اضافه می کنند که مواد حاوی گالیوم گران هستند و ممکن است به عنوان یک محصول انبوه قابل دوام برای تامین انرژی سیستم های خانه هوشمند عمل نکنند.
در مقابل، سلول‌های PV معدنی پروسکایت و فیلم آلی ارزان‌تر هستند و در شرایط روشنایی داخلی مشکلات پایداری ندارند. علاوه بر این، در این مطالعه، محققان شناسایی کردند که بخشی از انرژی نوری داخلی به جای برق، گرما تولید می‌کند – اطلاعاتی که به بهینه‌سازی PVهای آینده برای تامین انرژی دستگاه‌های داخلی کمک می‌کند.
