محققان آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی و دانشگاه کالیفرنیا، در آمریکا، روش جدیدی برای ساخت پیل‌های خورشیدی مؤثر از نانومواد انعطاف‌پذیر و ارزان‌قیمت، توسعه داده‌اند. در این روش نیمه‌هادی‌هایی که از نظر نوری فعال هستند، به شکل آرایه‌ای از نانوپایهها (هر کدام یک بلور منفرد) رشد می‌یابند.
نانوپایه‌های نیمه‌هادی در پیل‌های خورشیدی ارزان
محققان آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی و دانشگاه کالیفرنیا، در آمریکا، روش جدیدی برای
ساخت پیل‌های خورشیدی مؤثر از نانومواد انعطاف‌پذیر و ارزان‌قیمت، توسعه داده‌اند.
در این روش نیمه‌هادی‌هایی که از نظر نوری فعال هستند، به شکل آرایه‌ای از نانوپایهها
(هر کدام یک بلور منفرد) رشد می‌یابند.
در پیل‌های خورشیدی انرژی نور به حفره‌ها (عدم حضور الکترون) و الکترون‌های حامل
بار تبدیل می‌شود. این حامل‌های بار برای تولید یک جریان الکتریکی درون الکترودها
جریان می‌یابند. در مقایسه با یک پیل خورشیدی دوبعدی، آرایه‌ای از نانوپایهها برای
جمع‌آوری نور خورشید سطح ویژه‌ی بسیار بالاتری دارند.
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان داده‌اند که آرایه‌هایی از نانوپایه‌های نیمه‌هادی
در مقایسه با سطوح مسطح، به نور حساس‌تر هستند و توانایی در جداسازی الکترون‌ها
از حفره‌ها را به شدت افزایش می‌دهند؛ بنابراین یک جمع‌کننده‌ی مؤثرتری از این
حامل‌های بار هستند.
متاسفانه پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نیمه‌هادی‌های پایه‌ای‌شکل‌ِ ساخته شده با
روش‌های قبلی راندمان تبدیل نور به الکتریسیته‌ی پایینی(کمتر از یک یا دو درصد)
دارند.
اکنون علی جاوی و همکارانش برای ساخت ماجول‌هایی از آرایه‌های بسیار منظم و
متراکمِ نانوپایه‌های تک‌بلوری، به طریق کنترل‌شده و جدیدی از روشی معروف به
فرایند”بخار- مایع- جامد” استفاده کرده‌اند. آنها داخل یک کوره کوارتز نانوپایه‌هایی
از سولفید کادمیومِ غنی از الکترون روی یک ورقه‌ی آلومینیومی رشد دادند. روی
این ورقه‌ی آلومینیومی خلل و فرج یکنواختی با استفاده از روش آندیزاسیون ایجاد
شده بود که به‌عنوان قالب عمل می‌کردند.
در همان کوره، آنها این نانوپایهها را به محض تشکیل، در یک لایه‌ی نازکی از
تلورید کادمیومِ غنی از حفره، غوطه‌ور کردند. این لایه نازک به‌عنوان یک پنجره
برای جمع‌آوری نور عمل می‌کرد. این دو ماده در تماس با همدیگر یک پیل خورشیدی
تشکیل دادند که راندمان آن از اکثر پیل‌های خورشیدی مبتنی بر مواد نانوساختار
بیشتر بود.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature Materials منتشر شده است.
