اخیراً محققانی از دانشگاه هنگ‌کنگ سیتی اعلام کرده‌اند که پیلهای خورشیدی ساخته‌شده از نانوسیم‌های سیلیکونی، می‌توانند در رقابت با افزاره‌های فوتوولتائیک سیلیکونی «کلاسیک» یا سایر انواع پیلهای خورشیدی حالت جامد، برتری یابند. شویت- تانگ لی و همکارانش موفق شده‌اند تا پیلهای خورشیدی فوتوالکتروشیمیایی جدیدی از آرایه‌های نانوسیمی سیلیکونی تولید کنند.
ارتقای پیلهای خورشیدی به کمک نانوسیم‌های سیلیکونی
|
اخیراً محققانی از دانشگاه هنگ‌کنگ سیتی اعلام کرده‌اند که پیلهای خورشیدی ساخته‌شده از نانوسیم‌های سیلیکونی، می‌توانند در رقابت با افزاره‌های فوتوولتائیک سیلیکونی «کلاسیک» یا سایر انواع پیلهای خورشیدی حالت جامد، برتری یابند. شویت- تانگ لی و همکارانش موفق شده‌اند تا پیلهای خورشیدی فوتوالکتروشیمیایی جدیدی از آرایه‌های نانوسیمی سیلیکونی تولید کنند. جذب نور بر واحد سطح این پیل‌ها نسبت به پیلهای سیلیکونی معمولی، بیشتر است و به تبع آن، بازده تبدیل نور آنها بالاتر است. روش تولید این آرایه‌های جدید امکان تولید انبوه آنها را برای کاربردهایی با مساحت بزرگ فراهم می‌آورد. گرچه پیلهای خورشیدی سیلیکونی یکی از مهم‌ترین محصولات موجود در بازار است اما قیمت آنها بالاست. بنا به گفته لی، پیلهای خورشیدی جدید می‌توانند راه‌حلی برای مشکل هزینه ارائه کنند. پیل‌هایی که این محققان ساخته‌اند خصوصیات ضد بازتابش نوری بسیار خوبی در سرتاسر طیف نور خورشید(۳۰۰ تا۱۰۰۰ نانومتر) از خود نشان می‌دهند که این پهنای باندِ طیفی، بیش از پهنای باند سایر مواد نیمه‌رسانای ارزان‌قیمت؛ مانند دی‌اکسیدتیتانیوم نانوبلوری است. همچنین پیلهای جدید در قیاس با مواد مذکور، رسانایی الکتریکی القایی- نقص سطحی بسیار چشمگیری را که از ویفرهای سیلیکونی مورد استفاده نشأت می‌گیرد از خود نشان می‌دهند. علاوه بر این، به دلیل بالابودن نسبت سطح به حجم نانوسیم‌های سیلیکونی این محصولات سطح به جرم بالاتری دارند. این امر به معنی بزرگ‌تر بودن سطح جذب نور؛ بیشتر بودن سطوح مشترک برای تفکیک اکسایتون به‌منظور جداسازی حامل‌های بار (الکترون‌ها و حفره‌ها)؛ و یک مسیر رسانای بسیار خوب برای حمل حامل‌های بار به اطراف است. این محققان نانوسیم‌های سیلیکونی خود را از طریق حکاکی ساده ویفرهای سیلیکونی با کاتالیزور فلزی تولید نمودند. نانوسیم‌های سیلیکونی در ابعاد ویفر، می‌توانند از طریق حکاکی هر ویفر Si(100) در یک محلول نیترات هیدروفلوئوریک- نقره و یا یک محلول هیدروفلوئوریک که شامل یک عامل اکسیدکننده مانند پراکسید هیدروژن است ساخته شوند. برای این کار، از نقره یا سایر فلزات مناسب به‌عنوان کاتالیزکننده حکاکی استفاده می‌شود. لی افزود:«روش اختصاصی ما که مبتنی بر حکاکی کاتالیزوری سیلیکون است، چندین مزیت دارد: در این روش نانوسیم‌ها بر روی سطوح بزرگ به صورت آرایه‌های جهت‌دار ساخته می‌شود؛ فرایند تولید این ماده، مقرون‌به‌صرفه بوده و در آن از ویفرهای سیلیکونی با هر رسانایی دلخواه استفاده می‌شود.» نتایج این تحقیق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است. |
