อะตอมในเซลล์แสงอาทิตย์ที่เกลี้ยกล่อมให้กลายเป็นสถานะควอนตัมพร้อม ๆ กันที่อยากรู้อยากเห็นอาจเปลี่ยนแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เชื่อกันก่อนหน้านี้Marlan Scully จาก Texas A&M University ในคอลเลจสเตชันและมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ระบุว่า กฎของอุณหพลศาสตร์กำหนดขีดจำกัดสูงสุดของประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ที่ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ แต่การประมาณนี้ไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบควอนตัมบางอย่าง โมเดลใหม่ของ Scully แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานขั้นสูงสุดสามารถผลักดันให้สูงขึ้นได้ ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของระบบ
นักฟิสิกส์ Ting Shan Luk จาก Sandia National Laboratories
ใน Albuquerque ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้กล่าวว่า “ผมคิดว่าสิ่งสำคัญเสมอคือต้องรู้ว่าประสิทธิภาพสูงสุดคืออะไร “ถ้าไม่รู้ขีดจำกัด คุณก็ไม่รู้ว่าจะยิงเพื่ออะไร”
เซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จับโฟตอนที่มีพลังจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ในการวิเคราะห์แบบสกัลลี โฟตอนชนอะตอมในเซมิคอนดักเตอร์และทำให้อิเลคตรอนหลุด ซึ่งส่งผลให้อิเลคตรอนโรมมิ่งและบริเวณที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า “โฮล” ตามหลักการแล้ว อิเลคตรอนที่หลุดจะเข้าสู่ช่องทาง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า แต่บางครั้ง อิเล็กตรอนสามารถถอยกลับเข้าไปในรูและปล่อยโฟตอนออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่สิ้นเปลืองพลังงานเรียกว่าการรวมตัวใหม่ของการแผ่รังสี
การสูญเสียพลังงานนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ Scully กล่าว “คุณสามารถทำได้ดีกว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ”
ในงานใหม่ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคมในPhysical Review Lettersสกัลลีเสนอว่าการถลุงโฟตอนสามารถถูกควบคุมด้วยกระบวนการตอบโต้ที่เรียกว่าควอนตัมเชื่อมโยงกัน ซึ่งอะตอมอยู่ในสถานะพลังงานสองสถานะพร้อมกันและสามารถแทรกแซงซึ่งกันและกันได้ การใช้รังสีไมโครเวฟกับเซลล์สุริยะทำให้เกิดการเชื่อมโยงกันที่คลุมเครือ
ซึ่งลดโอกาสที่อิเล็กตรอนอิสระจะค้นพบรูก่อนที่จะสามารถควบคุมการทำงานของพวกมันได้
ดังที่นำเสนอ โครงร่างใหม่นี้ไม่ได้โกงกฎของอุณหพลศาสตร์ เพราะการทำให้อะตอมเข้าสู่การเชื่อมโยงกันของควอนตัมต้องใช้พลังงาน “สิ่งที่เขาไม่ได้คำนึงถึงคือต้นทุนด้านพลังงานในการสร้างความสอดคล้องกันนี้คืออะไร” ลูกพูดว่า. สนามไมโครเวฟที่สร้างการเชื่อมโยงกันใช้พลังงาน ซึ่งลดประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการ
สกัลลีบอกว่าเขามีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับวิธีการสร้างความสอดคล้องกันโดยไม่ต้องใช้พลังงาน “เรากำลังค้นพบเพื่อความสนุกสนานของเรา ว่ามีสถานการณ์ที่เป็นไปได้” ที่ไม่ต้องใช้สนามที่ใช้พลังงานมากเป็นพิเศษ เขากล่าว
การเพิ่มการควบคุมควอนตัมให้กับเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันไม่ใช่ความตั้งใจของเขา สกัลลีชี้ให้เห็น เซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในตลาดปัจจุบันทำงานอย่างมีประสิทธิภาพประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ “เซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันกำลังทำงานอยู่ไกลจากด้านบนสุด” เขากล่าว งานวิจัยชิ้นใหม่นี้ “สามารถนำคุณไปสู่แนวทางปฏิบัติบางประการได้” แม้ว่าจะยังอีกยาวไกล แต่เขาเตือน “ตอนนี้ เราต้องการเข้าใจวิทยาศาสตร์พื้นฐาน”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
