پیشرفتی در باتری کوانتومی با انرژی فوتون می‌تواند کارایی سلول‌های خورشیدی را افزایش دهد

دانشمندان به دستاوردی چشمگیر در زمینه ذخیره‌سازی انرژی دست یافتند. تیمی در سازمان تحقیقاتی علمی و صنعتی مشترک‌المنافع (CSIRO) با موفقیت یک نمونه اولیه کارآمد از باتری کوانتومی توسعه دادند.

این پیشرفت هیجان‌انگیز فناوری را به کاربردهای دنیای واقعی نزدیکتر می‌کند و می‌تواند بر صنعت‌های مختلف از جمله سلول‌های خورشیدی تأثیر داشته باشد.

باتری‌های سنتی انرژی را از طریق واکنش‌های شیمیایی ذخیره می‌کنند. باتری‌های کوانتومی، از طرف دیگر، بر اصول مکانیک کوانتومی عمل می‌کنند.

آن‌ها انرژی فوتون‌ها را، که ذرات ابتدایی نور هستند، به‌خدمت می‌گیرند. این تفاوت بنیادی به باتری‌های کوانتومی اجازه می‌دهد خواص و مزایای منحصر‌به‌فردی نسبت به باتری‌های مرسوم نشان دهند.

باتری کوانتومی CSIRO از به‌هم‌پیچیدگی استفاده می‌کند

تیم CSIRO به رهبری دانشمند ارشد، جیمز Quach، باتری کوانتومی را ساخته‌اند که از میکروکاویتی استفاده می‌کند.

این میکروکاویتی فضایی کوچک پر شده با مولکول‌های آلی است که بین آینه‌ها قرار دارد. این آینه‌ها نور لیزر را به دام می‌اندازند و باعث می‌شوند مولکول‌ها انرژی نور را جذب کنند.

“جیمز Quach و همکارانش مولکول‌ها را بین دو آینه با انعکاس بالا به اندازه میکرون در دستگاهی به نام بازتابنده Bragg توزیع‌شده قرار دادند که شامل چندین لایه متناوب از ماده دی‌الکتریک است,” مقاله بررسی در Polytechnique Insights ذکر کرد.

تیم از پدیده به‌هم‌پیچیدگی استفاده می‌کنند. به‌هم‌پیچیدگی اثر کوانتومی است که در آن دو ذره به هم لینک شده و سرنوشتی مشترک دارند، حتی اگر فاصله آن‌ها چقدر باشد.

کاربردهای ممکن با سوپرجذب

در باتری CSIRO، مولکول‌ها با فوتون‌ها به‌هم می‌پیچند. این به‌هم‌پیچیدگی منجر به اثری چشمگیر به نام سوپرجذب می‌شود.

سوپرجذب به باتری کوانتومی اجازه می‌دهد خیلی سریعتر از باتری‌های معمولی شارژ شود. هرچه تعداد مولکول‌ها در میکروکاویتی بیشتر شود، فرآیند شارژ سریعتر می‌شود. زیرا مولکول‌های به‌هم‌پیوسته به‌طور جمعی انرژی جذب می‌کنند.

این پیشرفت می‌تواند به انقلاب در حوزه‌های مختلف منجر شود. باتری‌های کوانتومی می‌توانند کارایی سلول‌های خورشیدی را به مقدار زیادی بهبود ببخشند و به آن‌ها اجازه دهند انرژی خورشیدی را سریعتر جذب و ذخیره کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند به دستگاه‌های الکترونیکی کارآمدتر و قدرتمندتری منجر شوند.

“آن‌ها می‌توانند بهره‌وری سلول‌های خورشیدی را با بهبود جذب انرژی نور کم در مواد فوتوولتائیک افزایش دهند,” Quach در Polytechnique Insights تأکید کرد.

برخی از چالش‌ها باید حل شوند

در حالی که این نمونه اولیه نشانگر امکان‌پذیری باتری‌های کوانتومی است، همچنان کار بسیاری باید انجام شود.

“با این حال، همچنان کار بسیاری باید انجام دهیم تا بتوانیم سوپرجذب را به صورت قابل اعتماد در خارج از آزمایشگاه به‌کار گیریم,” او نتیجه‌گیری کرد.

“برای مثال، سلول‌های خورشیدی و دوربین‌های فعلی می‌توانند انرژی را از دامنه گسترده‌ای از طول‌موج‌ها ذخیره کنند، در حالی که باتری کوانتومی ما تنها می‌تواند نور در طول موج خاصی را جذب کند.”

تیم CSIRO برنامه دارد طراحی خود را بهبود بخشیده و مواد و پیکربندی‌های مختلف را بررسی کند.

هدف ایجاد باتری‌های کوانتومی هست که برای استفاده گسترده عملی و مقرون‌به‌صرفه باشند.

این توسعه مرحله‌ای مهم در جست‌وجوی فناوری‌های جدید و بهبود یافته ذخیره‌سازی انرژی را نشان می‌دهد. باتری‌های کوانتومی امید به آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر می‌دهند.