محققان آلماني توانسته اند بسامد نور خورشيد را تغيير دهند.فرايند تغيير به سمت بالا (up-conversion) در گذشته هم براي نور ليزر انجام مي شد اما اين محققان براي اولين بار توانستند اين فرايند را بر روي نور خورشيد انجام دهند. همانطور که مي دانيد تغيير بسامد نور توسط برخي مواد طبيعي فلورسانس قابل انجام است در اين مواد فرايند تغيير به سمت پايين (down-conversion) رخ مي دهد به اين معني که نوري با بسامد بالاتر به ماده فلورسانس برخورد ميکند و در نهايت نور خروجي از ماده بسامد پايين تري از نور اوليه دارد. در فرايند تغيير به سمت بالا بايد انرژي فوتونها با يکديگر جمع شود به اين معني که دو فوتون با انرژي کم در يک زمان بايد جذب يک اتم شوند تا باعث گسيل يک فوتون با انرژي بالاتر شود. از آنجا که اين جذب دوگانه بايد در يک زمان اتفاق بيافتد، بنابراين براي ايجاد چنين فرايندي چگالي بالايي از فوتونها مورد نياز است و تنها چشمه اي که چگالي مورد نياز براي اين فرايند را فراهم مي آورد ليزرها هستند.
با اين حال، محققان آلماني اخيراً فرايند تغيير به سمت بالا را براي چشمه نور خورشيد نيز به کار برده اند و از آنجا که سلول هاي خورشيدي (solar cell) تنها به بخشي از طيف نور خورشيد حساسند، به اين وسيله ميتوان گستره جذب اين سلولها را افزايش داده و بازده آنها را بالا برد.
فرايند تغيير به سمت بالا براي شدت هاي کمتر از ليزر مثلاً نور خورشيد به اين صورت انجام شده است که به جاي جذب همزمان دو فوتون توسط يک اتم، محققان از دو اتم براي جذب دو فوتون و ذخيره انرژي آنها براي جمع شدن اين انرژي ها در زمان هاي بعدي استفاده کرده اند. اين روش همچنين به بالا بردن بازده فرايند تغيير به سمت بالا در ليزرها هم کمک مي کند به طوري که شدت ليزر تغيير به سمت بالا يافته، با اين روش تا 100 برابر افزايش مي يابد!
محققان در اين روش يک ماده جذب کننده سبز به نام سنسيتايزر (sensitizer) را با يک پليمر گسيلنده آبي در در يک محلول مخلوط کردند. سنسيتايزر مولکولي حلقوي شکل با هسته پالاديوم است که مي تواند انرژي فوتون جذب شده را در ترازهاي برانگيخته اي با طول عمر بالا به نام ترازهاي سه گانه (triplet) ذخيره کند.
اين ترازهاي سه گانه ي سنسيتايزر مي توانند انرژي خود را به مولکول هاي گسيلنده منتقل کنند و در نتيجه توليد ترازهاي سه گانه ي گسيلنده با طول عمر بيشتري مي کنند. انرژي در ترازهاي سه گانه به مدت حدود 5 ميلي ثانيه ذخيره مي شود که بسيار بيشتر از ترازهاي معمولي است. هنگامي که دو تا از ترازهاي سه گانه ي گسيلنده در محلول به يکديگر برخورد مي کنند يکي از اين سه گانه ها مي تواند انرژي آن ديگري را گرفته و الکترون برانگيخته شده ي خود را بار ديگر برانگيخته کند و در نهايت با پايين آمدن الکترون دو بار برانگيخته شده به تراز پايه، فوتوني با بسامد بالاتر توليد شود. به اين وسيله انرژي دو فوتون فرودي به وسيله ي يک واسطه جمع خواهد شد.
محققان حداکثر بازده اين روش را 1% بيان کرده اند (يعني يک فوتون آبي در نتيجه ي برخورد 100 فوتون سبز توليد مي شود) اين مقدار به نظر کوچک مي آيد ولي از آنجا که سلول هاي خورشيدي تنها به بخشي از طيف نور حساسند به اين وسيله مي توان از فوتون هاي غير قابل استفاده نيز در ذخيره ي انرژي خورشيدي استفاده کرد.
از:http://physics-dept.talif.sch.ir
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر