Φωτοβολταϊκά: Πώς το κόκκινο κρεμμύδι είναι η λύση στο πρόβλημα της αντοχής τους

Οι ερευνητές αναζητούν συνεχώς νέους τρόπους να βελτιώσουν την απόδοση και τη διάρκεια ζωής των ηλιακών κυψελών, οι οποίες αποτελούν βασικό κομμάτι της μετάβασης προς την καθαρή ενέργεια. Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα είναι η φθορά που προκαλείται από την υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία μειώνει σταδιακά την αποδοτικότητά τους. Νέα μελέτη, ωστόσο, υποδηλώνει ότι η λύση μπορεί να κρύβεται στο φλούδι του κόκκινου κρεμμυδιού.

Όπως διαβάζουμε στο Live Science, τα συμβατικά φωτοβολταϊκά πάνελ προστατεύονται με λεπτές μεμβράνες που κατασκευάζονται κυρίως από παράγωγα πετρελαίου, όπως το PVF και το PET. Αν και αυτά τα υλικά είναι αποτελεσματικά, δεν είναι βιώσιμα και μολύνουν το περιβάλλον. Γι’ αυτό οι επιστήμονες αναζητούν εναλλακτικές που να συνδυάζουν υψηλή αντοχή με χαμηλό περιβαλλοντικό κόστος.

Από τα πετροχημικά στη νανοκυτταρίνη

Μια από τις πιο υποσχόμενες λύσεις είναι η νανοκυτταρίνη, που προέρχεται από φυτικές ίνες και έχει τη δυνατότητα να μετατραπεί σε εξαιρετικά λεπτές δομές με πολλαπλές χρήσεις. Η καινοτομία της πρόσφατης μελέτης είναι ότι οι ερευνητές συνδύασαν τη νανοκυτταρίνη με μια φυσική χρωστική ουσία που εξάγεται από τα φλούδια κόκκινου κρεμμυδιού. Το αποτέλεσμα ήταν ένα προστατευτικό φιλμ με σχεδόν απόλυτη αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, εξουδετερώνοντας το 99,9% των ακτίνων έως και τα 400 νανόμετρα.

Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι το νέο φιλμ ξεπέρασε την απόδοση των μεμβρανών που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά, βασισμένων στο PET. Αυτό δείχνει πως μια φυσική και βιολογικής προέλευσης λύση όχι μόνο μπορεί να σταθεί ισάξια απέναντι σε συνθετικά υλικά, αλλά και να τα ξεπεράσει. Για τους επιστήμονες, αυτό είναι ένα ισχυρό βήμα προς πιο οικολογικές εφαρμογές, ειδικά σε τεχνολογίες όπου η βιωσιμότητα είναι κρίσιμη παράμετρος.

Τι έδειξαν τα τεστ αντοχής

Στην έρευνα, που δημοσιεύεται στο περιοδικό ACS Applied Optical Materials, συγκρίθηκαν διάφορες παραλλαγές μεμβρανών από νανοκυτταρίνη, οι οποίες είχαν εμπλουτιστεί με διαφορετικά συστατικά, όπως λιγνίνη ή ιόντα σιδήρου. Παρότι όλες παρουσίασαν κάποια προστασία, η επιλογή με το εκχύλισμα κόκκινου κρεμμυδιού αναδείχθηκε η πιο αποτελεσματική, συνδυάζοντας υψηλή αντοχή με διαφάνεια στο φως. Αυτό είναι καθοριστικής σημασίας, αφού η ηλιακή ακτινοβολία κάτω από τα 400 nm είναι βλαβερή, ενώ τα μεγαλύτερα μήκη κύματος είναι απαραίτητα για τη μετατροπή της ενέργειας σε ηλεκτρισμό.

Η λιγνίνη, για παράδειγμα, έχει σκούρο χρώμα που περιορίζει τη διαφάνεια, μειώνοντας έτσι την ποσότητα φωτός που μπορεί να αξιοποιηθεί. Αντίθετα, η μεμβράνη με χρωστική κρεμμυδιού έδειξε διαπερατότητα άνω του 80% σε κρίσιμα μήκη κύματος έως και τα 1.100 nm. Με αυτόν τον τρόπο, εξασφαλίζεται τόσο η προστασία από τις βλαβερές ακτίνες όσο και η απρόσκοπτη λειτουργία των κυψελών.

Η χρήση μιας τέτοιας μεμβράνης δεν περιορίζεται μόνο στα φωτοβολταϊκά. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε πολλές βιομηχανίες όπου απαιτούνται βιολογικά φίλτρα, από τη συσκευασία τροφίμων έως αισθητήρες που λειτουργούν σε αποστειρωμένα περιβάλλοντα. Η ευελιξία αυτή καθιστά το εκχύλισμα κόκκινου κρεμμυδιού ένα εργαλείο που θα μπορούσε να δώσει ώθηση σε μια σειρά από βιώσιμες τεχνολογικές εφαρμογές.