طبق گفته محققان در دانشگاه ایلینویز، نانوسیم‌ها می‌توانند به طراحی پیل‌های خورشیدی کارآمد و دیگر افزاره‌های الکترونیکی کمک کنند. این گروه تحقیقاتی به رهبری زیولینگ لی، نانوسیم‌های نیمه‌رسانای ترکیبی را روی ویفرهای سیلیکونی مجتمع کرد و بر چالش‌های کلیدی در این زمینه غلبه کرد.
نانوسیم‌ها پیل‌های خورشیدی را کارآمدتر می‌کنند
طبق گفته محققان در دانشگاه ایلینویز، نانوسیم‌ها می‌توانند به طراحی پیل‌های
خورشیدی کارآمد و دیگر افزاره‌های الکترونیکی کمک کنند. این گروه تحقیقاتی
به رهبری زیولینگ لی، نانوسیم‌های نیمه‌رسانای ترکیبی را روی ویفرهای
سیلیکونی مجتمع کرد و بر چالش‌های کلیدی در این زمینه غلبه کرد.
با وجود اینکه نیمه‌رساناهای III-V برای پیل‌های خورشیدی نویدبخش هستند،
اما با پیل‌های خورشیدی سیلیکونی سازگار نیستند. لی توضیح داد: “بزرگ‌ترین
چالش در این زمینه، این است که نیمه‌رساناهای III-V و سیلیکون، ثابت‌های
شبکه یکسانی ندارند. آنها را نمی‌توان بدون ایجاد نقص‌های خطی، بطور مستقیم
روی همدیگر قرار داد. این نقص‌های خطی را می‌توان بعنوان ترک‌های مقیاس
اتمی در نظر گرفت.
پیل‌های خورشیدی (پایین) ساخته شده با آرایه‌هایی از نانوسیم‌ها. مهندسان می‌توانند
با استفاده از نانوسیم‌هایی با ترکیب و ضخامت مختلف (بالا) عملکرد را تنظیم کنند.
موقعی که شبکه‌های بلوری هم‌خط نشوند، عدم تطابقی بین این مواد وجود دارد. محققان
معمولا مواد III-V را روی ویفرهای سیلیکونی به شکل فیلم نازکی که روی ویفر را می‌پوشاند،
ترسیب می‌کنند؛ اما این عدم تطابق فشار وارد کرده و نقص‌هایی ایجاد می‌کند.
محققان ایلینویز بجای یک فیلم نازک، آرایه‌ی بسیار متراکمی از نانوسیم‌های نیمه‌رسانای
III-V روی ویفر سیلیکونی بصورت عمودی رشد دادند. لی توضیح داد: “این هندسه نانوسیمی
بواسطه پخش کردن انرژی فشاری ناشی از عدم تطابق بصورت عرضی در سرتاسر دیواره‌های
جانبی، آزادی بسیار بیشتری از محدودیت‌های تطبیق – شبکه ارائه می‌کند.”
این محققان توانستند نانوسیم‌هایی از ترکیبات متنوعی از آرسنیک گالیوم ایندیوم نیمه‌رسانای
III-V رشد دهند. این روش بررسی از این مزیت برخوردار است که از تکنیک رشد معمولی
استفاده می‌کند که نیازی به هیچ‌گونه اصلاح ویژه‌ای، الگودهی روی ویفرسیلیکونی یا
کاتالیست فلزی که اغلب برای چنین واکنش‌هایی مورد نیاز است؛ ندارد.
مزیت دیگر این هندسه نانوسیمی تقویت عملکرد پیل خورشیدی بواسطه جذب بیشتر نور و
راندمان جمع‌آوری بار است. این روش نانوسیمی همچنین در مقایسه با فیلم‌های نازک،
مواد کمتری استفاده می‌کند و هزینه را کاهش می‌دهد.
لی گفت: “این تحقیق اولین گزارش در زمینه آرایه‌های نانوسیمی نیمه‌رسانای سه‌تایی
رشد یافته روی بسترهای سیلیکونی، را ارائه می‌کند.” او باور دارد که این راهبرد
نانوسیمی را می‌توان بطور گسترده برای دیگر نیمه‌رساناها بویژه در دیگر کاربردهایی
که دارای مشکل عدم تطابق شبکه‌ای هستند، بکار برد.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر
کرده‌اند.
