یک راهبرد جدید برای ساخت افزاره‌های فوتوولتائیک مبتنی بر نانومیله‌های III-V الگوداده شده، توسط دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا ارائه شده است. افزاره‌های ساخته‌شده بوسیله این محققان، نسبت‌های سطح به حجم بالایی دارند که به آنها اجازه جذب بیشتر نور خورشید را می‌دهد. همچنین برای حداکثر کردن جذب نور در گستره وسیعی از طول موج‌ها، می‌توان قطر، ارتفاع و فاصله بین این نانومیلهها را بطور جداگانه بهینه کرد.
نانومیلهها پیل‌های خورشیدی کارآمدی می‌سازند
یک راهبرد جدید برای ساخت افزاره‌های فوتوولتائیک مبتنی بر نانومیله‌های
III-V الگوداده شده، توسط دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا ارائه شده است.
افزاره‌های ساخته‌شده بوسیله این محققان، نسبت‌های سطح به حجم بالایی دارند
که به آنها اجازه جذب بیشتر نور خورشید را می‌دهد. همچنین برای حداکثر کردن
جذب نور در گستره وسیعی از طول موج‌ها، می‌توان قطر، ارتفاع و فاصله بین
این نانومیلهها را بطور جداگانه بهینه کرد.
جیاکومو ماریانی، یکی از این محققان، گفت: راندمان افزاره ما در بین
راندمان پیل‌های خورشیدی نانومیله آرسنید گالیوم پایین به بالایی که تاکنون
گزارش شده است، بالاترین است. این کار همچنین در مقایسه با تکنیک‌های مرسوم
که منجر به رشد تصادفی نانوسیم‌ها می‌شوند، یک قدم مهم به سمت افزاره‌های
قابل کنترل و قابل تولید مجدد است.
نانومیلهها را می‌توان برای ساخت نسل جدیدی از پیل‌های خورشیدی نسبتا ارزان و
مقیاس‌پذیر استفاده کرد، اما این مواد بواسطه راندمان پایین‌شان با مشکل مواجه شده‌اند.
مشکل دیگر آنها این است که رشد چنین ساختاری معمولا نیاز به یک کاتالیست فلزی دارد،
اما این روش نانومیله‌هایی تولید می‌کند که مکان آنها روی بستر بصورت تصادفی است.
در روش جدید این محققان، بستر برای اپیتاکسی مساحت انتخابی بصورت لیتوگرافی الگودهی
می‌شود و ماسک استفاده شده، جهت ثابت نگه‌داشتن قطر و فاصله بین نانومیلهها از
پیش طراحی می‌شود. نکته مهم‌تر این است که این راهی برای آرایه‌های نامیله‌ای در
مساحت‌های بزرگ، است.
این محققان نانومیله‌های خود را در یک راکتور ترسیب بخار شیمیایی آلی- فلزی رشد
دادند. این راکتور اجازه می‌دهد که رشد هم‌محوری (هسته) و هم‌جانبی (پوسته)
نانولوله بصورت دلخواه قابل کنترل باشد. هیچ کاتالیست فلزی نیاز نیست که به معنی
کیفیت بالای بلوری است. اتصال‌های p-n ساخته شده از این نانومیلهها جریان نشت
واقعا کمی در حد ۲۳۶ نانوآمپر در ۱- ولت دارند و راندمان تبدیل توان این ماده برابر
۵۴/۲ درصد است.
این گروه تحقیقاتی اکنون در پی ساخت افزاره‌هایIII-V برای بستر‌های سیلیکونی است،
زیرا سیلیکون یک بستر بسیار ارزان‌تر از آرسنید گالیوم استفاده شده در این کار است.
آنها همچنین بدنبال دیگر مواد بعنوان بستر‌های بالقوه هستند. ماریانی گفت: ” برای
مثال، جهت ساخت یک پیل خورشیدی انعطاف‌پذیر با راندمان بالای مواد III-V، می‌توان
این نانومیلهها را در پلیمرهای انعطاف‌پذیر قرار داد.”
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.
