هزینه‌های بالا یکی از موانع اصلی برای کاربردهای پیل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون در مقیاس‌های بزرگ است. نانوپایه‌ها ( آرایه‌های نانومقیاس بسیار متراکمی از نیمه‌رساناهای فعال نوری) برای تولید نسل جدیدی از پیل‌های خورشیدی کشسان و نسبتاً ارزان توان بالقوه‌ای دارند، اما مشکل آنها راندمان پایین‌شان می‌باشد. اکنون نانوپایه‌های دو قطری ساخته شده توسط پژوهشگران در دانشگاه کالیفرنیا آینده روشن‌تری برای این مواد نوید می‌دهند.
آرایه‌ای از نانوپایه‌های دو قطری برای جذب حداکثری نور
هزینه‌های بالا یکی از موانع اصلی
برای کاربردهای پیل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون در مقیاس‌های بزرگ است.
نانوپایه‌ها ( آرایه‌های نانومقیاس بسیار متراکمی از نیمه‌رساناهای فعال
نوری) برای تولید نسل جدیدی از پیل‌های خورشیدی کشسان و نسبتاً ارزان توان
بالقوه‌ای دارند، اما مشکل آنها راندمان پایین‌شان می‌باشد. اکنون نانوپایه‌های
دو قطری ساخته شده توسط پژوهشگران در دانشگاه کالیفرنیا آینده روشن‌تری
برای این مواد نوید می‌دهند.
علی جاوی، یکی از این پژوهشگران، می‌گوید:
ما با تنظیم شکل و هندسه آرایه‌های نانوپایه بسیار منظمی از سولفید کادمیوم
یا ژرمانیوم، قادر شده‌ایم که خواص جذب نور نانوپایه‌هایمان را بطور موثری
افزایش دهیم.
او ادامه می‌دهد: ما برای افزایش راندمان جذب نوری پهن باند نانوپایه‌هایمان
از ساختار دو قطری جدیدی استفاده کردیم. این ساختار یک قطر کوچک ( ۶۰
نانومتر) در نوک و یک قطر بزرگ (۱۳۰ نانومتر) در انتها دارد. نوک این
ساختار برای امکان ورود بخش بزرگی از نور حداقل انعکاس و انتهای آن برای
تبدیل بخش عمده‌ای از نور ورودی به الکتریسیته حداکثر جذب را دارد. این
نانوساختار دو قطری ۹۹ درصد نور مرئی برخوردکننده را جذب می‌کند، درحالی که
نانوپایه‌های یک قطری قبلی‌مان ۸۵ درصد نور مرئی را جذب می‌کردند.
جاوی و همکارانش نانوپایه‌های دو قطری خود را با کمک قالب‌های ساخته شده از
ورقه آلومینایی به ضخامت دو و نیم میلی‌متر، تولید کردند. برای ایجاد آرایه‌ای
از حفره‌هایی به عمق یک میلی‌متر در این قالب با قطر‌های دوتایی (نوک آنها
باریک و انتهای آنها پهن) از یک فرآیند آندیزاسیون دو مرحله‌ای استفاده شد.
سپس برای کاتالیز رشد این نانوپایه‌های نیمه‌رسانا، داخل این حفره‌ها ذرات
طلا ترسیب شد.
جاوی می‌گوید: این فرآیند قادر است هندسه و شکل این آرایه‌های نانوپایه‌های
تک بلوری را به خوبی کنترل کند. این آرایه‌های نانوپایه‌ای با ارتفاعی به
اندازه فقط دو میکرون، بدون اتکا به هرگونه روکش ضدانعکاسی توانستند ۹۹
درصد همه فوتون‌های قرار گرفته در گستره‌ای از طول‌موج‌های بین ۳۰۰ تا ۹۰۰
نانومتر را جذب کنند.
او توضیح می‌دهد: نانوپایه‌های ژرمانیوم را می‌توان برای جذب فوتون‌های
مادون‌قرمز برای شناساگرهای بسیار حساس تنظیم کرد، و نانوپایه‌های سولفید
کادمیوم/ تلورید برای پیل‌های خورشیدی ایده‌آل می‌باشند. این فرآیند ساخت
بسیار عمومی است و می‌توان آن را برای بسیاری از دیگر مواد نیمه‌رسانا برای
کاربردهای ویژه بکار برد. با این روش همچنین می‌توان خواص جذب نور نانوپایه‌ها
را به خوبی کنترل کرد.
این پژوهشگران جزئیات نتایج تحقیق خود را تحت عنوان “آرایه‌های منظمی از
نانوپایه‌های دو قطری برای جذب حداکثری نور” در مجله‌ی Nano Letters منتشر
کرده‌اند.
