گروهی از محققان آمریکایی یک روش حکاکی ارزان برای ایجاد یک میلیارد حفره در یک ویفر سیلیکونی به اندازه یک سی‌دی ابداع کرده‌اند. از این ویفر می‌توان در تولید پیل‌های خورشیدی ارزان و کارا استفاده کرد.
تولید پیل‌های خورشیدی ارزان‌تر و کاراتر با استفاده از حفرات
گروهی از محققان آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) در آمریکا یک روش حکاکی ارزان برای ایجاد یک میلیارد حفره در یک ویفر سیلیکونی به اندازه یک سی‌دی ابداع کرده‌اند.
با عمیق‌تر شدن این حفرات رنگ نقره‌ای-خاکستری سیلیکون تیره‌تر و تیره‌تر شده و در نهایت به رنگ سیاه خالص تبدیل می‌شود. در این حالت سیلیکون می‌تواند تقریباً تمام رنگ‌های نوری را که از خورشید به زمین می‌رسد، جذب کند.
در دمای اتاق این ویفر سیلیکونی را می‌توان در عرض ۳ دقیقه ساخت. در ۱۰۰ درجه فارنهایت این کار کمتر از یک دقیقه طول می‌کشد. شاید بتوان از این اختراع در تولید پیل‌های خورشیدی بسیار ارزانی استفاده کرد که کارایی آنها بالاتر از کارایی صفحات خورشیدی فعلی است.
هاوارد برانز، محقق اصلی این پروژه می‌گوید گروه وی اواخر سال ۲۰۰۶ پس از شنیدن یک سخنرانی توسط یکی از دانشمندان دانشگاه مونیخ به این کار علاقه‌مند شد. این دانشمند توضیح داده بود که چگونه گروه تحقیقاتی او توانسته است با نشاندن لایه بسیار نازکی از طلا روی ویفر سیلیکونی با استفاده از روش رسوب‌دهی در خلأ، سیلیکون سیاه تولید نماید.
برانز می‌گوید: «ما همیشه روی شانه‌های دیگران پیش می‌رویم. ما کار خود را با تکرار آزمایش دانشمندان دانشگاه مونیخ آغاز کردیم».
نور مثل بسته‌های کوچکی به زمین می‌رسد. هر یک از این بسته‌ها فوتون نامیده می‌شوند که به طور بالقوه می‌توانند در پیل‌های خورشیدی به الکترون تبدیل شوند. اگر یک فوتون از روی سطح یک پیل خورشیدی منعکس شود، انرژی آن از دست می‌رود. بخشی از نور فرودی از خورشید زمانی که به یک ماده برخورد می‌کند، از روی آن منعکس می‌شود، اما ویفر «سیلیکون سیاه» تقریباً تمام نوری را که به آن می‌رسد، جذب می‌کند.
چون هیچ نوری از سطح این ماده منعکس نمی‌شود، چشم ما آن را سیاه می‌بیند. به همین دلیل کارایی میلیاردها حفره‌ی سطح سیلیکون در جذب نور بسیار بهتر از یک سطح صاف است.
عملکرد این حفرات تقریباً شبیه عملکرد کاشی‌های پشت‌بام در جذب صداست. کاشی‌های متخلخل بهتر از کاشی‌های غیرحفره‌ای صدا را جذب می‌کنند. دانشمندان از قرن نوزدهم آزمایش‌های زیادی انجام داده‌اند تا نشان دهند آنچه برای جذب صدا مفید است، در جذب نور نیز به درد می‌خورد.
این گروه تحقیقاتی تلاش کردند تا به جای استفاده از فرایند گران رسوب‌دهی در خلاً از روش ارزان‌تری برای تولید این ویفرهای سیاه استفاده نمایند. آنها به جای رسوب‌دهی طلا و سپس استفاده از اسید برای حک کردن حفرات روی آن، مخلوطی از نانوذرات طلا و اسید حکاکی را روی سطح سیلیکون اسپری نمودند. علاوه بر ارزان بود این روش، نتیجه به دست آمده نیز بهتر از حالت قبلی بود. این روش به دلیل ساده و ارزان بود قابلیت بالایی برای تجاری‌سازی و تولید پیل‌های خورشیدی بهتر دارد.
