فناوری

توسط موسسه علوم و فناوری اوکیناوا

(سمت چپ) واحد انرژی و علوم سطحی انرژی OIST با سلول های خورشیدی و ماژول هایی با اندازه متفاوت کار می کند. (درست) در این مطالعه دانشمندان با ماژول های خورشیدی 5 سانتی متر x 5 سانتی متر کار کردند. اعتبار: OIST
محققان دانشگاه فارغ التحصیلان علوم و فناوری Okinawa (OIST) ماژول های خورشیدی نسل بعدی را با راندمان بالا و پایداری خوب ایجاد کرده اند. با استفاده از پروسکایت ها ، این ماژول های خورشیدی می توانند بیش از 2000 ساعت کارایی بالایی را حفظ کنند. یافته های آنها ، که در تاریخ 20 ژوئیه 2020 در طبیعت انرژی گزارش شده است ، چشم انداز تجاری سازی را روشن تر کرده است.

پروسکایت ها توانایی تحول در صنعت فن آوری خورشیدی را دارند. انعطاف پذیر و سبک وزن ، آنها نوید بخش تر از سلول های سنگین و سفت و محکم سیلیکون مستقر در بازار هستند که در حال حاضر بر بازار حاکم هستند. اما دانشمندان باید قبل از تجاری شدن پروروسکیتها بر برخی موانع اساسی غلبه کنند.

پروفسور یابینگ چی ، رئیس واحد انرژی و علوم سطح OIST ، که هدایت این مطالعه را بر عهده دارد ، گفت: "سه شرط وجود دارد که پروسکایت ها باید برآورده شوند: آنها باید ارزان قیمت باشند ، بسیار کارآمد باشند و طول عمر بالایی داشته باشند."

هزینه ساخت سلولهای خورشیدی پوروسکایت کم است ، زیرا مواد اولیه ارزان برای پردازش نیاز به انرژی کمی دارند. در طی بیش از یک دهه ، دانشمندان گام های بلندی را در بهبود چگونگی تبدیل سلولهای خورشیدی پراسکایت به تابش خورشید به الکتریسیته برداشته اند ، و سطح کارآیی آن اکنون با سلول های مستقر در سیلیکون قابل مقایسه است.

با این حال ، هنگامی که از سلول های خورشیدی کوچک به ماژول های خورشیدی بزرگتر کاهش یافته ، سطح راندمان پروکوسکیت ها کاهش می یابد. این مسئله مشکل ساز است ، زیرا فناوری خورشیدی تجاری باید به اندازه صفحات خورشیدی به طول چند فوت کارآمد بماند.

دکتر لوئیس اونو ، یکی از مؤلفان این مطالعه ، توضیح داد: "مقیاس بندی بسیار مورد نیاز است؛ هرگونه نقص در مواد بیشتر می شود بنابراین شما به مواد باکیفیت و تکنیک های ساخت بهتر نیاز دارید."

ناپایداری پروسکایت ها مسئله مهم دیگری است که تحت بررسی های جدی قرار گرفته است. سلولهای خورشیدی تجاری باید قادر به تحمل سالها کار باشند ، اما در حال حاضر سلولهای خورشیدی پروسکایت به سرعت تخریب می شوند.

سلول ها و ماژول های خورشیدی پرووفسکایت از لایه های زیادی تشکیل شده است که هر کدام یک عملکرد خاص دارند. دانشمندان لایه های برجسته شده به رنگ نارنج را اضافه یا اصلاح کردند. اعتبار: OIST
ایجاد لایه ها

تیم استاد چی با حمایت برنامه توسعه و نوآوری فناوری OIST مرکز اثبات مفهوم ، این موضوعات پایداری و کارآیی را با استفاده از یک رویکرد جدید حل کردند. دستگاه های خورشیدی Perovskite از چند لایه تشکیل شده اند - هرکدام عملکرد خاصی دارند. آنها به جای تمرکز فقط روی یک لایه ، به عملکرد کلی دستگاه و نحوه تعامل لایه ها با یکدیگر پرداختند.

لایه فعال پروسکایت که جذب نور خورشید می شود در مرکز دستگاه قرار دارد و بین لایه های دیگر ساندویچ شده است. هنگامی که فوتون های لایه به لایه perovskite برخورد می کنند ، الکترون های دارای بار منفی از این انرژی استفاده می کنند و "پرش" می کنند تا به سطح انرژی بالاتری برسند و "سوراخ" هایی را که الکترون ها در آن استفاده می کردند ، با بار مثبت پشت سر بگذارند. این بارها در جهت های مخالف به لایه های حمل و نقل الکترونی و سوراخ در بالا و زیر لایه فعال منحرف می شوند. این یک جریان شارژ یا برق ایجاد می کند که می تواند از طریق الکترود دستگاه خورشیدی را ترک کند. این دستگاه همچنین توسط یک لایه محافظ محصور می شود که باعث کاهش تخریب می شود و از ورود مواد شیمیایی سمی به محیط جلوگیری می کند.

در این تحقیق دانشمندان با ماژول های خورشیدی کار کردند که 22.4 cm2 بود.

دانشمندان ابتدا با افزودن ماده شیمیایی به نام EDTAK بین دو لایه ، رابط بین لایه فعال پراسکایت و لایه انتقال الکترون را بهبود بخشید. آنها دریافتند که EDTAK مانع از واکنش لایه حمل و نقل الکترونی اکسید قلع با لایه فعال پراسکیت و افزایش پایدار ماژول خورشیدی می شود.

EDTAK همچنین بهره وری ماژول خورشیدی پراوسکی را از دو طریق بهبود می بخشد. اول ، پتاسیم موجود در EDTAK به لایه پراووسکتی فعال منتقل شد و نقص های ریز را بر روی سطح پروسکایت "بهبود یافت". این مانع از به دام افتادن این نقص در الکترون های متحرک و سوراخ ها شد و امکان تولید برق بیشتری نیز فراهم شد. EDTAK همچنین با افزایش خاصیت رسانایی لایه حمل و نقل الکترون اکسید قلع ، عملکرد خود را افزایش داده و جمع آوری الکترون ها را از لایه پراووسیت آسان تر می کند.

دانشمندان پیشرفت های مشابهی رابط بین لایه فعال پرکوسیت و لایه حمل و نقل سوراخ ایجاد کردند. این بار ، آنها نوعی از پروسکایت به نام EAMA را بین لایه ها اضافه کردند که این امر باعث افزایش لایه انتقال سوراخ در دریافت سوراخ ها می شود.

از چپ به راست: پروفسور یابینگ چی ، دکتر زونگائو لیو ، دکتر لوئیس K. اونو ، دکتر دائونگ پسر ، دکتر سیسی او و دکتر لانگبین کیو. اعتبار: OIST
دستگاه تحت درمان با EAMA همچنین در تست های رطوبت و دما ، پایداری بهتری را نشان داد. این به دلیل تعامل EAMA بود

اکسیژن حیات جدیدی را در تحقیقات سلولهای خورشیدی ایجاد می کند

توسط مرکز تعالی ARC در علوم Exciton

آزمایشگاههای فوتونیک مولکولی در اعتبار UNSW سیدنی: UNSW Sydney / Exciton Science
دانشمندان استرالیا و ایالات متحده توانسته اند نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کنند ، که می تواند توسط سلولهای خورشیدی به طرز جدیدی جذب شود و اکسیژن ماده مخفی غافلگیرکننده را بدست آورد. نتایج امروز در Nature Photonics منتشر شده است.

پروفسور تیم اشمیت از نویسنده ارشد پروفسور تیم اشمیت از مرکز تعالی ARC در Exciton Science و UNSW سیدنی گفت: در حالی که کارآیی این رویکرد نسبتاً کم است و کار بیشتری برای دستیابی به تجارت مورد نیاز است ، تحقیقات یک تحول جالب است.

پروفسور اشمیت توضیح می دهد: "انرژی ناشی از خورشید فقط نور مرئی نیست."

"طیف گسترده ای است ، از جمله نور مادون قرمز که به ما گرما و ماوراء بنفش می دهد و می تواند پوست ما را سوزاند.

"اکثر سلولهای خورشیدی ، دوربین های شارژ شده (CCD) و فوتودیودها (نیمه هادی که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می کند) از سیلیکون ساخته شده اند ، که نمی تواند به نور کم انرژی تر از مادون قرمز نزدیک پاسخ دهد.

"این بدان معنی است که برخی از قسمت های طیف نور توسط بسیاری از دستگاه ها و فن آوری های فعلی ما استفاده نمی شوند."

برای گسترش دامنه حساسیت این دستگاه ها و بالقوه افزایش کارآیی سلول های خورشیدی ، یکی از راهکارها ، "بالا بردن نور" ، تبدیل نور کم انرژی به نور پر انرژی تر و قابل رویت است که می تواند سیلیکون را تحریک کند.

پروفسور اشمیت می گوید: "یک راه برای انجام این کار گرفتن چندین فوتون انرژی کوچکتر از نور و چسباندن آنها به یکدیگر است."

"این می تواند با تعامل اگزیتون ها (حالت های محدود شده از الکترون ها و حفره های الکترونی که قادر به انتقال انرژی بدون انتقال بار الکتریکی خالص هستند) در مولکول های آلی باشد."

تاکنون این امر هرگز فراتر از شکاف باند سیلیکون حاصل نشده است ، این حداقل انرژی برای تحریک یک الکترون در سیلیکون است تا جایی که می تواند در هدایت شرکت کند. با این حال ، محققان Exciton Science ، مستقر در UNSW سیدنی ، این چالش را برطرف کرده اند. و آنها یک دشمن آشنا ، اکسیژن را به یک دوست بعید برای رسیدن به هدفشان تبدیل کردند.

محققان به همراه همكاران دانشگاه RMIT و دانشگاه كنتاكا از نقاط كوانتوم نيمه رسانا (كريستال هاي ساخته شده توسط نانو) براي جذب نور كم انرژي و اكسيژن مولكولي براي انتقال نور به مولكول هاي آلي استفاده كردند.

معمولاً اکسیژن برای برانگیختگی های مولکولی مضر است ، اما در چنین انرژی کم نقش آن تغییر می کند و می تواند انتقال انرژی را با واسطه کند ، به مولکول های آلی اجازه می دهد تا از نور مرئی ، بالاتر از شکاف باند سیلیکون ساطع کنند.

پروفسور جارد کول ، نویسنده کمک کننده ، از دانشگاه RMIT می گوید: "نکته جالب این است که اغلب بدون اکسیژن ، بسیاری از موارد خوب کار می کنند. و به محض اینکه اکسیژن را وارد بدن می کنید ، آنها کار خود را متوقف می کنند.

"این پاشنه آشیل بود که تمام برنامه های ما را خراب کرد ، اما اکنون نه تنها راهی برای حل آن پیدا کرده ایم ، بلکه ناگهان به ما کمک می کند."

بازده هنوز هم پایین است ، اما دانشمندان راهبردهایی برای بهبود این امر در آینده نزدیک دارند.

پروفسور اشمیت می گوید: "این فقط یک تظاهرات اولیه است ، و برای ساختن سلول های خورشیدی تجاری ، تولید مواد کاملاً زیادی لازم است ، اما این به ما نشان می دهد که ممکن است."

و نویسنده اصلی الهام قلی زاده ، همچنین از UNSW سیدنی ، در مورد پتانسیل کار برای ایجاد تأثیر مثبت سریع در زمینه تحقیق خوشبین است.

او می گوید: "از آنجا که این اولین بار است که با این روش موفق شده ایم ، با چالش هایی روبرو خواهیم شد."

"اما من بسیار امیدوار هستم و فکر می کنم که می توانیم راندمان را به سرعت بهبود بخشیم. فکر می کنم برای همه بسیار هیجان انگیز است. این یک روش خوب برای استفاده از اکسیژن برای انتقال انرژی است.

"ویولانتروون عملکرد کوانتومی کامل نور تابشی ندارد ، بنابراین مرحله بعدی جستجوی یک مولکول حتی بهتر است

بدترین هواپیماها و هلیکوپترها تا کنون ساخته شده اند

برادران رایت مشهورترین طراحان هواپیما در تاریخ هستند که در این مسیر شکستهای بسیاری داشته اند ، اما تعداد زیادی نفر دیگر وجود دارند که شما هرگز در مورد آنها نشنیده اید. در دهه 50 و 60s ، نظامیان تلاش کردند هواپیماهایی را نوآوری کنند که در صورت وقوع یک جنگ جهانی دیگر ، آنها را به نتیجه برساند. آنها بمب افکن های جدید ، جت های جنگنده و هواپیماهایی را با برخاستن عمودی طراحی کردند. مطمئناً ، آنها بر روی کاغذ خوب به نظر می رسید ، اما هنگامی که آنها سعی در پرواز داشتند ، این یک فاجعه کاملاً بود.

متأسفانه ، این لیست محدود به مفاهیم هواپیماهای نظامی نیست. هواپیماهای مسافرتی تجاری وحشتناکی وجود دارند که هرگز نباید از زمین خارج شوند. دشوار است که باور کنیم که ما یک ثانیه از این هواپیماهای وحشتناک هواپیما و هلیکوپتر را برای یک ثانیه در نظر گرفتیم

Fisher P-75 Eagle Let-Down بود
همه چیز درباره Fisher P-75 Eagle قرار بود موفقیتی داشته باشد. "75" از اسلحه 75 میلی متری فرانسوی جنگ بزرگ ناشی شد ، بنابراین سمبل پیروزی بود. افزودن عقاب به این نام ، بزرگوار آمریکایی بود و رسانه ها به ساختن اعتیاد به مواد مخدره این هواپیما کمک کردند.

فیشر P-75 Eagle
لوئیس آدامز / پینترست
P-75 Eagle فرانکنشتاین رهگیر بود زیرا قطعات هواپیماهای بهتر را ترکیب می کرد. متأسفانه ، موتور مورد استفاده برای عقاب به هیچ وجه از همه چیز رنج نمی برد و بسیار ناامید کننده بود. فاقد اسب بخار بود و عملکرد کلی عقاب را تحت تأثیر قرار می داد.

The Accident-Heavy Douglas DC-10

DC-10 با داشتن 55 تصادف با تلفات زیاد تا به امروز یکی از ضعیف ترین هواپیماهای جت برای تولید است. احتمالاً بزرگترین مسئله در این زمینه این است که درهای باری که در بیرون باز می شوند ، مخالف با هواپیماهای معمولی است.

داگلاس DC-10
مشارکت کننده / تصاویر گتی
به دلیل این نقص ، یک درب بسته نادرست در وسط پرواز در سال 1972 پرواز کرد و هشدار به نیاز به طراحی مجدد را اعلام کرد. در سال 1974 اتفاق مشابهی افتاد ، و سپس در سال 1979 ، یک موتور هنگام برخاستن از بال سقوط کرد. امروزه ، به دلیل طراحی های جدید ، شرکت حمل کننده بسیار ایمن تر است.

Bell FM-1 Airacuda
هواپیماهای بل در سال 1937 تازه وارد صحنه شدند و نگاهی آینده نگرانه داشتند و با ویژگی های غیر متعارف همراه بودند که لیست طولانی نقص ها را پنهان می کردند. در حالی که قرارگیری موتور و اسلحه Bell FM-1 Airacuda ، شلیک اسلحه ها در سازندهای بمبی را آسان تر می کرد ، موتور بیش از حد گرم می شود.

پیشرانهای عقب برای هر اسلحه ای که نیاز به وثیقه داشته باشد ، مرگ را اعلام کردند. برای بدتر شدن اوضاع ، وقتی اسلحه ها را شلیک می کردید ، ایستگاه های مسلح با دود پر می شدند!

مصاحبه مکس Tegmark: "هوش مصنوعی می تواند بهترین چیز برای همیشه در بشریت باشد"
فیزیکدان ماکس Tegmark می خواهد هوش مصنوعی را برای همه کار کند. در اینجا او شعر می زند در مورد کیهان شناسی ، آگاهی و اینکه چرا AI مانند آتش است

همه جهان های ممکن وجود دارد ، حتی آنها مثلثی. " این سخنان روی جلد New Scientist در 6 ژوئن سال 1998 بود ، هنگامی که ماکس Tegmark یکی از اولین حضورهای خود را در این مجله انجام داد. در درون ، این فرد 31 ساله در ایده خود مبنی بر ایجاد چندتایی در مورد استروئیدها گسترش یافت ، که در آن همه جهان های منطقی ممکن است که نه تنها می توانند بلکه باید وجود داشته باشند.

Tegmark ، اکنون استاد موسسه فناوری ماساچوست (MIT) ، به دلیل ایده های تحریک آمیز خود شناخته شده است. همانطور که او در بخش "دیوانه" وب سایت خود توضیح می دهد: "هربار که ده مقاله اصلی را نوشتم ، به خودم اجازه می دهم که نوشتن یکی از حواس پرت را تحمل کنم." اما عناصر عجیب و غریب نباید تحت تأثیر سوابق جدی وی در کیهان شناسی ، علم اطلاعات کوانتومی و بررسی برخی از عمیق ترین سؤالات در مورد ماهیت واقعیت قرار گیرند.

اخیراً ، Tegmark تمرکز خود را به هوش ، انسانی و مصنوعی تغییر داده است. او تحقیقات خط مقدم را در زمینه هوش مصنوعی (AI) انجام می دهد ، که اخیراً با همکار محقق MIT Silviu-Marian Udrescu برای ایجاد یک هوش مصنوعی کار می کند که با مطالعه الگوهای موجود در داده ها ، قادر به کشف برخی از اساسی ترین معادلات فیزیک بود. در سال 2014 ، او مؤسسه Future of Life را تأسیس کرد ، که هدف آن درک و کاهش خطرات وجودی برای بشریت ، بویژه موارد مرتبط با ظهور هوش مصنوعی است.

ریچارد وب: چه چیزی باعث شد شما از کیهان شناسی به سمت کار روی هوش مصنوعی سوق پیدا کنید؟

ماکس Tegmark: من همیشه مجذوب سؤالات بزرگ شده ام ، هر چه بزرگتر باشد ، بهتر است. به همین دلیل من عاشق مطالعه جهان هستم ، زیرا از نظر فلسفی سؤالات بسیار بزرگی وجود داشت ، مثل اینکه همه چیز از کجا به وجود می آید ، چه اتفاقی می افتد ، جایگاه ما در ...