مهندسین شیمی در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) با استفاده از نانولوله‌های کربنی روشی را ابداع کرده‌اند که نور خورشید را صد برابر بیشتر از یک پیل خورشیدی فوتوولتائیک مرسوم متمرکز می‌کند. چنین نانولوله‌هایی آنتن‌هایی تشکیل می‌دهند که انرژی نور را گرفته و متمرکز می‌کنند. این آنتن‌ها به طور بالقوه امکان ساخت آرایه‌های خورشیدی کوچک‌تر و مؤثرتر را فراهم می‌کنند.
آنتن نانولوله‌ای راندمان پیل خورشیدی را افزایش می‌دهد
مهندسین شیمی در مؤسسه فناوری ماساچوست
(MIT) با استفاده از نانولوله‌های کربنی روشی را ابداع کرده‌اند که نور
خورشید را صد برابر بیشتر از یک پیل خورشیدی فوتوولتائیک مرسوم متمرکز می‌کند.
چنین نانولوله‌هایی آنتن‌هایی تشکیل می‌دهند که انرژی نور را گرفته و
متمرکز می‌کنند. این آنتن‌ها به طور بالقوه امکان ساخت آرایه‌های خورشیدی
کوچک‌تر و مؤثرتر را فراهم می‌کنند.
پانل‌های خورشیدی با تبدیل فوتون با جریان الکتریکی، الکتریسیته تولید می‌کنند.
آنتن‌های نانولوله‌ای این محققان تعداد فوتون‌های گرفته شده را افزایش می‌دهند.
این آنتن‌ها بعد از گرفتن فوتون‌های خورشیدی، آنها را به پیل خورشیدی منتقل
می‌کند.
هرکدام از این آنتن‌های نانولوله‌ای شامل
یک نخ الیافی باطولی برابر حدود ۱۰ میکرومتر و ضخامتی برابر چهار میکرومتر
می‌باشد. این نخ الیافی حاوی حدود ۳۰ میلیون نانولوله کربنی است. این
پژوهشگران توانسته‌اند برای اولین بار الیافی متشکل از دو لایه از نانولوله‌های
کربنی با خواص الکتریکی متفاوت، بویژه باندگپ‌های متفاوت، بسازند.
در هر ماده، الکترون‌ها می‌توانند سطوح انرژی مختلفی داشته باشند. هنگامی
که یک فوتون به سطح ماده‌ای برخورد می‌کند، یک الکترون را تحریک کرده و به
سطح انرژی بالاتری که برای آن ماده ویژه است، منتقل می‌کند. برهم‌کنش بین
این الکترون انرژی گرفته و حفره باقی مانده منجر به یک اکسایتون می‌شود و
اختلاف سطوح انرژی بین این الکترون و حفره معروف به باندگپ است.
لایه داخلی این آنتن شامل نانولوله‌هایی با باندگپ کوچک است، در حالی که
نانولوله‌های لایه خارجی باندگپ بزرگ‌تری دارند. این مهم است، زیرا
اکسایتون‌ها تمایل دارند که از انرژی بالاتر به پایین‌تر انتقال یابند. این
بدین معنی است که اکسایتون در لایه خارجی به لایه داخلی انتقال می‌یابند،
زیرا در لایه داخلی می‌توانند سطح انرژی پایین‌تر (اما هنوز تحریک‌شده)
داشته باشند.
بنابراین موقعی که انرژی نور به این نخ الیافی برخورد کند؛ همه اکسایتون‌ها
به مرکز آن منتقل شده و در آن متمرکز می‌شوند. این پژوهشگران افزاره
فوتوولتائیکی طراحی کرده‌اند که از این آنتن‌ها استفاده می‌کند. در چنین
افزاره‌ای این آنتن‌ها فوتون‌ها را قبل از اینکه به جریان الکتریکی تبدیل
شوند، متمرکز می‌کنند.
این دانشمندان اکنون در تلاش هستند که روشی پیدا کند تا انرژی اتلافی هنگام
انتقال اکسایتون‌ها از لایه خارجی به لایه داخلی، را حداقل کنند.
نتایج این محققان در مجله‌ی Nature Materials منتشر شده است.
