محققان آی‌بی‌ام موفق به ساختن پیل‌های خورشیدی جدید شده‌اند که ارزان بوده و کارایی بالایی دارند. در این پیل‌ها هر دو مشکل استفاده از عناصر کمیاب و همچنین نیاز به فرایندهای پیچیده تولید حل شده است.
تولید پیل‌های خورشیدی ارزان
اگر پیل‌های خورشیدی ارزان‌تر بودند، می‌توانستند مصرف سوخت‌های فسیلی را تا حد بسیار زیادی کاهش دهند، اما استفاده از عناصر کمیاب در این پیل‌ها و همچنین نیاز به فرایندهای پیچیده تولید موجب می‌شوند تا این ابزارها گران باشند. حال تحقیقی که در آی‌بی‌ام صورت گرفته است، هر دوی این مشکلات را حل می‌کند؛ در پیلی که آنها ساخته‌اند هم از عناصر ارزان معمولی استفاده شده است و هم اینکه فرایند تولید هزینه بالایی ندارد.
این پیل‌های جدید که پیل‌های «kesterite» نام دارند، با استفاده از یک فناوری چاپی ساخته می‌شوند؛ در این روش یک محلول حاوی نانوذرات به روش روکش‌دهی چرخشی روی یک بستر شیشه‌ای نشانده می‌شود. بنابر گفته محققان آی‌بی‌ام، کارایی این پیل‌ها نزدیک به کارایی پیل‌های جاافتاده موجود است.
دیوید میتزی یکی از محققان آی‌بی‌ام و مدیر بخش علوم و فناوری فتوولتائیک در این شرکت می‌گوید که آنها می‌خواستند هزینه را کاهش داده و برای پیل‌های فتوولتائیک فیلم نازک از عناصری استفاده نمایند که به فراوانی یافت می‌شوند. در فناوری‌های فعلی از عناصر کمیاب ایندیوم و تلوریوم استفاده می‌شود. ایندیوم بسیار کمیاب است، زیرا در تولید ترانزیستورهای شفاف به کار رفته و تقاضای زیادی برای آن در تولید نمایشگرهای مسطح وجود دارد. برعکس، در پیل‌های kesterite آی‌بی‌ام از عناصر فراوان قلع، روی، مس، سلنیوم و گوگرد استفاده می‌شود.
به‌علاوه، تولید این پیل‌ها ارزان‌تر است؛ برای تولید آنها از یک روش چاپی استفاده می‌شود که در آن از محلولی از هیدرازینِ حاوی مس و قلع و نانوذرات روی استفاده می‌شود.
سپس محلول حاضر به روش روکش‌دهی چرخشی روی سطح رسوب داده شده و در حضور بخار سلنیوم یا گوگرد حرارت داده می‌شود. این روش بسیار ارزان‌تر از فرایند تولید موجود است که در آن از روش گران مبتنی بر خلأ استفاده می‌شود.
یک گروه تحقیقاتی در دانشکده ملی فناوری Nagaoka در ژاپن در سال ۲۰۰۹ یک پیل kesterite فیلم نازک ساختند که کارایی آن ۸/۶ درصد بود. کارایی پیل
ساخته شده توسط محققان آی‌بی‌ام ۴۰ درصد بالاتر از نمونه ژاپنی است. میتزی می‌گوید آنها در حال برنامه‌ریزی برای افزایش کارایی این پیل‌ها تا بیش از ۱۱ درصد هستند که مساوی یا بهتر از پیل‌های خورشیدی معمولی است.
پیل‌های خورشیدی در حال حاضر کمتر از ۱/۰ درصد الکتریسیته مورد نیاز دنیا را تأمین می‌کنند که این امر عمدتاً به‌دلیل گران بودن آنها و کمیابی عناصری است که در ساخت آنها استفاده می‌شوند. پیل خورشیدی آی‌بی‌ام این امر را تغییر خواهد داد. آی‌بی‌ام این فناوری را به صورت اختراع ثبت خواهد کرد و می‌خواهد امتیاز استفاده از آن را واگذار نماید. آنها می‌گویند آماده همکاری با شرکت‌های تولیدکننده پیل‌های فتوولتائیک برای تجاری کردن این فناوری هستند.
نتایج این تحقیق در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
