محققان در دانشگاه فناوری دلف در هلند برای اولین بار نشان داده‌اند که الکترون‌های تحریک شده بوسیله نور می‌توانند آزادانه در لایه‌های نقاط کوانتومی نیمه‌رسانای متصل بهمدیگر حرکت کنند. این یافته جدید را می‌توان برای ساخت پیل‌های خورشیدی کارآمد و ارزان از این مواد، استفاده کرد.
ارتقاء پیل‌های خورشیدی با نقاط کوانتومی متصل بهمدیگر
محققان در دانشگاه فناوری دلف در هلند برای اولین بار نشان داده‌اند که
الکترون‌های تحریک شده بوسیله نور می‌توانند آزادانه در لایه‌های نقاط
کوانتومی نیمه‌رسانای متصل بهمدیگر حرکت کنند. این یافته جدید را می‌توان
برای ساخت پیل‌های خورشیدی کارآمد و ارزان از این مواد، استفاده کرد.
پیل‌های خورشیدی سیلیکونی مرسوم نسبتا کارآمد، اما گران هستند. یکی از راه‌های
ساخت پیل‌های خورشیدی کارآمد و ارزان، استفاده از نقاط کوانتومی می‌باشد.
از نظر تئوری راندمان پیل‌های خورشیدی ساخته شده از این مواد، می‌تواند به
۴۴ درصد برسد. این توانایی بواسطه اثری معروف به اثر بهمنی است که در آن یک
فوتون منفرد می‌تواند در یک نمونه بطور همزمان چندین الکترون را تحریک کند.
ریزتراشه زیست‌حسگری مجتمع شده با یک غشاء آلومینایی نانومتخلخل و یک مانیفولد پلی
دی‌متیل سیلوکسان. این حسگر می‌تواند در کمتر از ۱۵ دقیقه به تشخیص مواد هدف نائل
شود.
اگرچه تاکنون محققان فقط موفق به ایجاد جفت‌های الکترون – حفره تحریک شده
بوسیله نور در داخل نقاط کوانتومی شده‌اند؛ این برای پیل‌های خورشیدی واقعی که در
آنها، الکترون‌های و حفره‌ها باید آزادانه درسرتاسر نمونه حرکت کنند، خیلی مفید
نیست. در این حالت برای ایجاد یک جریان الکتریکی آنها می‌توانند در یک الکترود جمع
شوند.
اکنون آرجان هوتیفن و همکارانش نشان داده‌اند، موقعی که نقاط کوانتومی با استفاده
از مولکول‌های جداکننده کوچک بصورت بسیار متراکم بهمدیگر متصل شده باشند، جفت‌های
الکترون – حفره می‌توانند براستی بعنوان بارهای آزاد بین این نانوذرات نیمه‌رسانا
حرکت کنند. هوتیفن گفت: “این نانوذرات بقدری بهمدیگر نزدیک هستند که هر ذره نور
منفردی که بوسیله این پیل خورشیدی جذب شده است، منجر به تولید الکترون‌ها و
حفره‌های متحرک می‌شود.”
این گروه تحقیقاتی در نمونه‌هایش انتقال بار شبه باندی را مشاهده کرد که بدین معنی
است که این نانوذرات نیمه‌رسانا موقعی که این بلورها بسیار بهمدیگر نزدیک می‌شوند،
واقعا مانند بلورهای اتمی رفتار می‌کنند. هوتیفن توضیح داد: “این یافته هیجان‌آور
است زیرا نشان می‌دهد که خواص الکتریکی فیلم‌های نانوبلورها می‌توانند (تقریبا) به
خوبی خواص الکتریکی نیمه‌رساناهای مرسوم باشند. نکته مهم‌تر این است که این خواص
الکتریکی را می‌توان بوسیله کنترل فاصله بین این نانوبلورها کنترل کرد.”
این محققان می‌گویند که همه الکترون‌ها تحریک شده بوسیله نور می‌توانند آزادانه در
سرتاسر این ماده حرکت کنند و بنابراین می‌توانند در یک پیل خورشیدی جمع شوند.
هوتیفن گفت: “به عبارت دیگر ما می‌توانیم بگوییم که همه فوتون‌های جذب شده منجر به
حامل‌های بار متحرک می‌شوند و هیچ اکسایتونی تشکیل نمی‌شود.”
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌های Nature Nanotechnology و
Nano Letters منتشر کرده‌اند.
