محققان سنگاپوری با ایجاد الگوهای نانوستونی روی لایه نازک سیلیکون از آنها در تولید پیل خورشیدی استفاده کردند. با این کار بهره تبدیل انرژی افزایش یافته در حالیکه هزینه تولید این پیل‌ها کاهش می‌یابد.
کاهش هزینه تولید و افزایش بهره پیل‌های خورشیدی با استفاده از نانوستون‌ها
محققان سنگاپوری با ایجاد الگوهای نانوستونی روی لایه نازک سیلیکون از آنها در تولید پیل خورشیدی استفاده کردند. با این کار بهره تبدیل انرژی افزایش یافته در حالیکه هزینه تولید این پیل‌ها کاهش می‌یابد.
سیلیکون ماده‌ای قابل دسترس بوده که کار با آن ساده است. از این ماده غیر سمی و پایدار می‌توان در تولید پیل‌های خورشیدی استفاده کرد. برای تولید پیل خورشیدی کارا باید از سیلیکون با خلوص و کیفیت بالا استفاده کرد. اما کاهش هزینه‌های تولید این پیل‌ها کاری بسیار دشوار است. یکی از راهبردها برای کاهش هزینه، استفاده از فیلم‌های نازک سیلیکونی حاوی الگوهایی برای جذب نور است.
نواب سینگ و همکارانش از موسسه میکروالکترونیکی آ استار، به بررسی فاکتورهای موثر متعددی برای افزایش بهره تبدیل انرژی در پیل‌های خورشیدی حاوی فیلم سیلیکونی الگودار پرداخته‌اند. در این بین آنها موفق به ارائه یک طراحی جدید شده‌اند که می‌تواند جذب نور را افزایش داده و از سوی دیگر هزینه تولید را کاهش دهد. برای این کار آنها از نانوستون‌ها روی سیلیکون استفاده کردند.
سینگ می‌گوید برای جبران کیفیت پایین مواد اولیه ما نانوستون‌هایی را روی سیلیکون ایجاد کردیم که می‌تواند به‌دام‌اندازی و جذب نور را افزایش دهند.
محققان فاکتورهای متعددی که ممکن بود عملکرد پیل خورشیدی را بهبود داده، را مورد بررسی قرار دادند. این فاکتورها شامل قطر و طول نانوستون‌ها و همچنین فاصله میان نانوستون‌ها است ( رجوع به تصویر). یکی از مسائل مهم در پیل‌های خورشیدی آن است که بتوان لایه‌های دارای بار مثبت و منفی ایجاد کرد به شکلی که بار الکتریکی تولید شده در فرآیند جذب نور، بتواند از هم جدا شود.
شبیه‌سازی انجام شده توسط محققان نشان می‌دهد که ضخامت لایه دارای بار منفی در بیرونی‌ترین لایه پیل خورشیدی باید تا حد امکان ضخیم باشد تا جذب‌های مزاحم به حداقل برسد. این جذب‌های مزاحم موجب زوال بار الکتریکی تولید شده می‌شود. این گروه تحقیقاتی دریافتند که طراحی “اتصال محوری”، که در آن اتصال میان لایه منفی و مثبت محدود به بالاترین نقطه ستون‌ها است، می‌تواند ولتاژ مدار باز را افزایش دهد. در سیستم‌های رایج طراحی “اتصال شعاعی” وجود دارد که در آنها لایه دارای بار منفی تمام ستون را محاصره کرده است. این طراحی جدید همچنین موجب افزایش جریان مدار باز می‌گردد.
سینگ و همکارانش در نهایت نشان دادند که باید یک تعادل میان این فاکتورها ایجاد کرد تا بتوان بهره تبدیل انرژی را در سطح فیلم دارای الگو به حداکثر رساند. آنها الگوهای نانوستونی را روی سطح سیلیکون قرار دادند و با این کار بهره پیل خورشیدی را افزایش داده و آن را به اندازه پیل‌های خورشیدی ساخته شده از تک بلورهای سیلیکون گران‌قیمت رساندند.
