حل چالش ضخامت در پیل‌های خورشیدی

محققان کالج بوستون موفق به ساخت پیل‌های خورشیدی جدیدی شدند که در تولید آنها
از کابل‌های کواکسیال الهام گرفته شده است. این پیل‌ها کارایی بیشتری نسبت به
پیل‌های دارای لایه نازک نانومتری دارند. در این طراحی جدید ضخامت پیل که چالشی
برای به دام انداختن نور و استخراج الکترون است حل شده است.

رسیدن به بیشینه کارایی تبدیل انرژی در پیل‌های خورشیدی محدود به توانایی‌های
الکترونیکی و نوری پیل‌های خورشیدی است. پیل‌های باید به قدر کافی ضخیم باشند
تا بتوانند نور کافی جذب کنند و از سوی دیگر باید به‌قدر کافی نازک باشند تا
بتوانند الکترون را از درون آن استخراج کنند. محققان کالج بوستون راهی یافته‌اند
تا چالش ضخامت را در پیل‌های خورشیدی حل کنند برای این کار آنها دست به طراحی
نامقیاسی زدند که از کابل‌های کواکسیال الهام گرفته شده است. کابل‌های کواکسیال
یک فناوری رادیویی است که در اواسط دهه ۱۸۰۰ ارائه شد.

مایکل ناگتون، استاد فیزیک این دانشگاه، می‌گوید گروه‌های بسیاری در سراسر جهان
روی پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نانوسیم‌ها کار می‌کنند که بیشتر از
نیمه‌هادی‌های بلوری در پروژه‌هایشان استفاده می‌کنند. ما در پروژه طراحی سلول
نانوکواکس، از نیمه‌هادی‌ها استفاده نکردیم بنابراین پیل خورشیدی بسیار نازک با
هزینه تولید پایین بدست می‌آید. در واقع در این طراحی‌ها نسبت به نمونه‌های صاف
رایج می‌توان کارایی را بالا برد در حالی که هزینه آن را کاهش داد.

محققان در مقاله‌ای که در Rapid Research Letters به چاپ رساندند، اشاره کردند
که رشته‌هایی نازکی که طراحی کرده‌اند، به قدر کافی ضخیم است که بتواند نور
خورشید را به دام اندازد و از سویی آن قدر نازک است که بتواند الکترون را با
کارایی بالا استخراج کند. این ویژگی‌ها موجب شده تا پیل خورشیدی این گروه
تحقیقاتی که در سال ۲۰۰۵ اختراع شده و در دفتر اختراعات به ثبت رسیده، به‌عنوان
روشی کم‌هزینه با کارایی بالا شناخته شود. بازده تبدیل انرژی در این پیل‌ها ۸
درصد است که این رقم بالاتر از همه‌ی پیل‌های خورشیدی حاوی لایه‌ی نازکی است که
تاکنون ساخته شده‌است.

یکی از مشکلات رایج در پیل‌های خورشیدی رایج، زوال در اثر پرتو
Staebler-Wronski است که در این طراحی به‌‌دلیل نازک بودن پیل خورشیدی کاهش
یافته‌است.