|
در پروژه‌ای تحقیقاتی، مهندسین برق دانشگاه کالیفرنیا در پی‌آنند تا با استفاده از
نانوساختارهایی که نور را پراکنده و کانال‌بندی می‌کنند، پیلهای خورشیدی
لایه‌نازک بسازند. بازده تبدیل نور به الکتریسیته‌ی چنین پیل‌هایی حدود ۴۵ درصد
خواهد بود. چندی پیش، این پروژه که به‌منظور حذف محدودیت نظری موجود در خصوص ارتقای
بازده ۳۱ درصد برای پیلهای تک‌اتصاله‌ی معمولی اجرا می‌گردد، حمایت مالی بزرگی از
سوی وزارت انرژی امریکا (در قالب برنامه‌ی حمایتی «امریکای خورشیدی») دریافت کرده
است.
در نوامبر ۲۰۰۷ گروهی از مهندسین برق آموزشگاه ژاکوبس (Jacobs School) که توسط
پروفسور ادوارد یو ون هدایت می‌شدند ۸۸۵۰۰۰ دلار از سوی وزارت انرژی ایالات متحده
دریافت کردند.
این گرنت به‌منظور توسعه‌ی بیشتر ابزارهای دارای پیلهای خورشیدی لایه‌نازک و
نانوسیمی که دارای نانوساختارهایی چون چشمه‌های کوانتومی نیمه‌رسانا هستند اعطا شد.
بازده پیلهای خورشیدی لایه‌نازک جدید از طریق افزایش تعداد فوتون‌های جذب‌شده توسط
پیل و همچنین بالا بردن تعداد الکترون‌های برانگیخته، ارتقا می‌یابد.
یو می‌گوید: «آخرین تخمینی که از بیشترین بازده تبدیل پیل خورشیدی لایه‌نازک جدید
زده شده است (در روشنایی معمولی) تقریباً ۴۵ درصد است. این بازده در مقایسه با
بیشینه مقدار بازده نظری پیلهای خورشیدی کنونی که دارای اتصالات p-n قدیمی هستند
(۳۱ درصد) یک پیشرفت بزرگ محسوب می‌گردد».
ابزارهای اصلاح‌شده‌ی مذکور از نظر شکل بیرونی کاملا شبیه پیلهای خورشیدی
لایه‌نازک معمولی هستند اما از دیدگاه درونی، استفاده از نانوساختارها و موفقیت‌های
کسب‌شده توسط آنها موجب شده است تا تمام تلاش‌های پیشین در زمینه‌ی افزودن
چشمه‌های کوانتومی به پیلهای خورشیدی لایه‌نازک که به منظور ارتقای بازده ابزار
انجام می‌شدند متوقف گردند. چشمه‌های کوانتومی می‌توانند بازده پیل خورشیدی را از
طریق افزایش جذب فوتون (که از طریق پایین آوردن باندگپِ انرژی رخ می‌دهد) ارتقا
دهند.
این محققین برای پراکنده ساختن نور ورودی و هدایت آن به مسیرهایی در درون ناحیه‌ی
چشمه‌ی کوانتومی (مسیرهایی به موازات اتصال p-n ) از نانوذرات استفاده می‌کنند. با
چنین طرحی تعداد بیشتری از فوتون‌ها قابل جذب هستند و برای این کار نیازی به
انباشته‌ساختن چشمه‌های کوانتومی تا ضخامتی که فرار الکترون‌ها و حفره‌ها را دشوار
سازد وجود ندارد.
یو در این باره می‌گوید: «ابزارهای ما توده‌های بسیار نازک‌تری از چشمه‌های
کوانتومی دارند و این به‌معنای آن است که فوتون‌های اضافی جذب‌شده با احتمال بیشتری
می‌توانند از چشمه‌های کوانتومی خارج شده و جریان تولید کنند. به‌این‌ترتیب، بازده
جذب فوتون و بازده جمع‌آوری الکترون و حفره به طور همزمان ارتقا می‌یابد».
وی افزود: «ما هم‌اکنون به اشکال اولیه‌ای از ابزارهای لایه‌نازک دست یافته‌ایم. من
اعتقاد دارم که چند سال طول می‌کشد تا میزان کارآیی این روش در رسیدن به بازده‌های
بالا روشن شود، زیرا هنوز بخش‌های فراوانی وجود دارند که باید بهینه گردند».
|
