افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی با نانوذرات نقره

دانشمندان دریافته‌اند که افزودن مقداری از نانوذرات نقره به پلاستیک‌های مورد استفاده در پیل‌‌های خورشیدی می‌تواند کارایی آنها را افزایش دهد. این کار باعث تولید نوعی پلاستیک پلیمر نیمه‌هادی جدید می‌گردد که می‌تواند مقدار بیشتری انرژی خورشید را جذب کند.

پروفسور پاول برگر (محقق دانشگاه اوهایو) به همراه همکارانش میزان نور جذب‌شده در پلیمر پیل‌های خورشیدی را در حضور و عدم حضور نانوذرات نقره اندازه گرفتند. نتایج نشان داد که در پلیمرهای عاری از نقره ۶٫۲ میلی‌آمپر بر سانتی‌‌مترمربع دانسیته جریان تولید می‌شود؛ این در حالی است که در نمونه‌های حاوی نانوذرات نقره این رقم ۷ میلی‌آمپر بر سانتی‌‌مترمربع است.

نانوذرات نقره موجب می‌شود پلیمر در محدوده‌ی وسیع‌تری از طول موج‌ها، نور خورشید را جذب کند که در نهایت منجر به افزایش جریان خروجی پیل خورشیدی می‌شود.

به عقیده‌ی پروفسور برگر، این پژوهش فناوری استفاده از پیل‌‌های خورشیدی را یک گام به تجاری‌سازی نزدیک‌تر می‌کند. همینک جذب نور در پیل‌‌های خورشید به اندازه‌ی کافی نیست به‌طوری که بازده آنها تنها ۵ درصد است. در این پلیمرها هر چند قیمت تولید بسیار پایین است، برای رسیدن به مرز سوددهی باید بازده حداقل ۱۰ درصد باشد. یکی از راه‌های افزایش بازده، بالا بردن محدوده‌ی طول موج جذبی در این پلیمرهاست. در روش ارائه‌شده‌ی این گروه نانوذرات نقره درون لایه‌ی نازکی از پلیمر (این لایه متفاوت با لایه‌ای که در سطح پیل خورشیدی، نور را جذب می‌کند، متفاوت است) گنجانده می‌شوند. این لایه‌ی نازک پلیمری هم مانع چسبیدن نانوذرات می‌‌شود و هم منجر به تشکیل الگویی می‌شود که جذب نور خورشید را افزایش می‌دهد. در مجموع با این کار ۱۲ درصد به جریان تولیدشده اضافه می‌شود؛ البته از آنجا که مقداری از آن در اثر عوامل مختلف از بین می‌رود، دیگر بازده تا ۱۲ درصد افزایش نمی‌‌یابد.

با تغییر پوشش آلی به کاررفته در این پیل‌‌ها، فاصله‌ی میان ذرات و اندازه‌ی ذرات تغییر می‌کند. با ایجاد تغییراتی در الگوی موجود در پلیمر، می‌توان جذب را در طول موج‌های مختلف افزایش داد که این کار به بهبود پیل‌‌های خورشیدی کمک شایانی می‌کند.

پلیمرهای نیمه‌هادی بیش از پلیمرهای معمولی انرژی جذب می‌کنند، زیرا بخشی از انرژی که در پلیمرهای معمولی به هدر می‌رود، در پلیمرهای نیمه‌هادی صرف برانگیختن ذرات فلزی می‌شود که ما حصل آن، ایجاد یک موج الکترونی ملقب به پلاسمون است. این پلاسمون در سطح پلیمر حرکت کرده، درون پیل ذخیره می‌شود.