مسیر تازه‌ای به‌سوی انرژی خورشیدی

محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی ساز وکار جدیدی را یافته‌اند که اثر فتوولتائیک
در پیل‌های خورشیدی را می‌توان در فیلم‌های نازک نیمه هادی ایجاد کرد. با این روش،
مشکل محدودیت ولتاژ باندگپ در پیل‌های خورشیدی حل می‌شود.

فریت بیسموت که دارای اتم‌های بیسموت، آهن و اکسیژن است، به‌صورت توامان دارای خواص
فرومغناطیس و فروالکتریک است. محققان دریافته‌اند که این ماده به‌دلیل وجود نابجایی
بلوری رومبوهدرال، در مقیاس نانو می‌تواند اثرات فتوولتائیک را افزایش دهد. آنها
همچنین ثابت کردند که با استفاده از میدان مغناطیسی می‌توان ساختار بلورها را
دستکاری کرد که به موجب آن خواص فتوولتائیک تحت کنترل درمی‌آید.

در پیل‌‌های خورشیدی دو نیمه‌هادی مختلف وجود دارد: یکی حاوی مقادیر زیادی حفره و
دیگری حاوی الکترون اضافی. تابش نور خورشید منجر به تولید الکترون و حفره گردید و
در نهایت باعث ایجاد الکتریسیته می‌شود. برای این کار نور خورشید باید به درون پیل
نفوذ کرده، به قدر کافی انرژی داشته باشد تا بتواند الکترون از تراز والانس به تراز
هدایت بیاورد.

ولتاژ الکتریسیته ایجادشده به باند گپ میان تراز والانس و هدایت محدود می‌شود. برای
برداشتن این محدودیت محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی از تابش نور سفید بر فریت
بیسموت استفاده کردند و در نهایت ولتاژی بالاتر از محدوده‌ی باند گپ این ماده را
ایجاد کردند. دلیل وقوع این پدیده وجود صفحاتی دوبعدی موجود در این ماده است که
بخش‌های فرومغناطیس را از فروالکتریک جدا می‌کند. این دو بخش که از هم جدا شده‌اند
همانند دو نیمه‌هادی حاوی الکترون و حفره در پیل‌های خورشیدی عمل می‌کند. از آنجا
که تعداد این صفحات درون فریت بیسموت بسیار زیاد است مناطقی که می‌تواند نور خورشید
را به الکتریسیته تبدیل کنند نیز درون فریت بیسموت افزایش می‌یابد؛ بنابراین
می‌توان میزان ولتاژ تولیدشده در پیل‌های خورشیدی ساخته‌شده با فریت بیسموت، بیشتر
از باند گپ آن خواهد بود.