استفاده از نانوپوسته در پیل‌های خورشیدی

محققان دانشگاه استنفورد ساختار نانوپوسته‌ای فتوولتائیکی را ارائه کردند که قادر است با بهره‌گیری از یک پدیده فیزیکی، نور را به‌دام اندازد. این کار می‌تواند بهره پیل‌های خورشیدی لایه نازک را بهبود داده و همچنین وزن و هزینه تولید پیل‌ها را کاهش دهد.

محققان دانشگاه استنفورد ساختار نانوپوسته‌ای فتوولتائیکی را ارائه کردند
که قادر است با بهره‌گیری از یک پدیده فیزیکی، نور را به‌دام اندازد. این
کار می‌تواند بهره پیل‌های خورشیدی لایه نازک را بهبود داده و همچنین وزن و
هزینه تولید پیل‌ها را کاهش دهد.

بازدید کنندگان از ساختمان کاپیتول در آمریکا با پدیده جالبی روبرو هستند،
در این ساختمان در یک سالن نیمه گنبدی، اگر فردی آهسته چیزی را نجوا کند در
گوشه دیگر این سالن صدا شنیده می‌شود که به آن گالری نجواگر گفته می‌شود.
در مقاله‌ای که اخیرا در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده، محققان
از کره‌هایی از جنس نانوبلورهای سیلیکون استفاده کردند تا با استفاده از
پدیده گالری نجواگر نور بیشتری را به دام اندازند. با این کار می‌توان
مقدار ماده مصرفی را در پیل‌ها کاهش داده و هزینه تولید را کم کنند.

 
نانوبلور سیلیکون ماده فتوولتائیک بسیار جالبی است. بهره الکتریکی آن بالا بوده و
در برابر تابش شدید آفتاب بسیار مقاوم است. فیلم‌های نازک دیگر چنین قابلیتی ندارد.
اما مشکل این فیلم جذب نور پایین در آن است. برای حل این مشکل محققان دانه‌های
بسیار کوچکی از سیلیکا را تهیه کرده و روی آن را با پوشش سیلیکون پوشاندند. سپس
سیلیکای موجود در مرکز این کره را با اسید شسته بدون این که اثری روی سیلیکون داشته
باشد. پوسته باقیمانده نسبت به نور حساس بوده و از پدیده گالری نجواگر برخوردار است
به طوری که با چرخش مجدد نور، مقدار جذب آن را افزایش می‌دهد.

نور درون این نانوپوسته به‌دام افتاده و درون آن شروع به چرخش می‌کند. محققان
پیش‌بینی می‌کنند که نور درون این پوسته چرخیده و به آهستگی جذب شود. افزایش
ماندگاری نور درون این ساختار موجب افزایش مقدارجذب نور می‌شود. نتایج تحقیقات این
گروه تحقیقاتی نشان می‌دهد که مقدار جذب نور در تک لایه از این ساختارها افزایش
یافته است. با افزایش تعداد لایه‌ها مقدار جذب نور نیز افزایش می یابد به‌طوری که
اگر سه لایه استفاده شده تقریبا ۷۵ درصد از طیف نور جذب می شود.

مزیت این سیستم آن است که تولید ساختار نانوپوسته‌ای سریع بوده و نیاز به مقدار
کمتری از مواد اولیه است. برای تولید این ساختارها یک بیستم پیل‌های معمولی مواد
اولیه نیاز است بنابراین وزن و هزینه به یک بیستم تقلیل می‌یابد. مزیت دیگر این پیل
آن است که مقدار جذب به زاویه تابش بستگی ندارد بنابراین صفحه پیل را می توان خم
کرد و به اشکال مختلف در آورد.