نانوسوراخ‌ها، نویدبخش پیل‌های خورشیدی سیلیکونی

شیمیدانان چینی می‌گویند که پیل‌های خورشیدی سیلیکونی با آرایه‌هایی از سوراخ‌های
نانواندازه می‌توانند بر رقبای مبتنی بر نانوسیمی‌شان برتری یابند. آرایه‌های
نانوسوراخی در مقایسه با نانوسیم‌ها کمتر شکننده و کارآمدتر می‌باشند و آنها را با
استفاده از روش‌های مرسوم می‌توان ساخت.

کوی‌کینگ ‌پنگ و همکارانش از دانشگاه نرمال پکن و دانشگاه سیتی هنگ‌کنگ روی
پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نانوسیم سیلیکونی تحقیق کرده بودند، اما بطور
اساسی به مشکل برخورد کردند. پنگ توضیح می‌دهد: سطح ویژه بالا و خواص جذب
نور خوب سیلیکون نانوساختار، آن را برای کاربردهای پیل خورشیدی بسیار جذاب
کرده است. اما نانوسیم‌ها در طول مدت فرآیندهای تعیین مشخصات و ساخت پیل
خورشیدی، به آسانی شکسته می‌شوند، بنابراین به سمت پیل‌های خورشیدی مبتنی
بر نانوسوراخ‌ها رفتیم.

آرایه‌های نانوسوراخی می‌توانند نور را حتی بهتر از آرایه‌های نانوسیمی جذب
کنند. هنگامی که نور وارد این نانوسوراخ‌ها شود، آنقدر در داخل آن خواهد
چرخید، تا جذب آن شود. در پیل‌های نانوسیمی، نور پخش شده و از بین نانوسیم‌ها
خارج می‌شود، اما به نظر می‌رسد که این نانوسوراخ‌ها فوتون‌های پخش‌شده را
بهتر جمع‌آوری می‌کنند و این راندمان تبدیل انرژی‌شان را افزایش می‌دهد.
ژانگ لین‌وانگ از موسسه فناوری جرجیا در آتلانتا می‌گوید: این توانایی مزیت
اصلی پیل‌های نانوسوراخی بر نانوسیمی است. چنین ساختاری می‌تواند برای
افزایش راندمان پیل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون بسیار مفید باشد.

این آرایه نانوسوراخی به دلیل اینکه در مقایسه با جنگلی از نانوسیم‌ها کمتر
شکننده است، با مشکلات مرتبط با نانوسیم‌های شکسته شده، از قبیل بازترکیب
الکترون‌ها و حفره‌های دارای بار مثبت که جریان را در سرتاسر این افزاره
حمل می‌کنند، کمتر مواجه می‌شود؛ این مزیت راندمان پیل خورشیدی را افزایش
می‌دهد. پیل‌های خورشیدی این محققان می‌توانند حدود ۱۰درصد انرژی خورشیدی
تابیده شده روی آنها را به الکتریسیته تبدیل کنند.

این راندمان تبدیل انرژی تقریباً دوبرابر راندمان بعضی از بهترین پیل‌های
خورشیدی مبتنی بر نانوسیم‌ها می‌باشد. اگرچه پنگ مطمئن است که آنها می‌توانند
راندمان را به ۱۵ درصد و بالاتر برسانند. او می‌گوید: همه آزمایشات کنونی‌مان
در آزمایشگاه‌های معمولی نه اتاق‌های تمیز، انجام شده‌اند. به‌علاوه این
راندمان بدون هیچ اصلاحات افزایش‌دهنده‌ی راندمان، بدست آمده است.

پنگ اضافه می‌کند که با توجه به اینکه برای حکاکی این نانوسوراخ‌ها در
ویفرهای سیلیکونی و روکش‌‌دهی آنها با سیلیکون دوپ‌شده، از روش‌های مرسوم
استفاده شده است، این فناوری به آسانی می‌تواند تجاری شود.

نتایج این تحقیق در مجله‌یJ. Am. Chem. Soc. منتشر شده است.