پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای جنوبی روشی یافته‌اند که با استفاده از آن می‌توان پیل‌های خورشیدی را نازک‌تر تولید کرد بدون این که کارایی پیل در جذب نور کاهش یابد. با کاهش ضخامت پیل‌ها، هزینه تولید آنها به شدت کاهش می‌یابد.
پیل خورشیدی نازک‌تر و کاراتر
لینیو کاو، استادیار این دانشگاه و از نویسندگان مقاله‌ای در این‌باره می‌گوید ما موفق شدیم با استفاده از طراحی ساندویچی و به‌کارگیری لایه فعال نازک، این پیل‌های خورشیدی را تولید کنیم. ما با استفاده از لایه فعال، سیلیکون آمورف به قطر ۷۰ نانومتر پیل خورشیدی تولید کردیم. این کار یک دستاورد بزرگ به حساب می‌آید زیرا پیل‌های خورشیدی رایج در بازار دارای لایه نازک فعالی از جنس سیلیکون آمورف به ضخامت ۳۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر هستند. لایه فعال در پیل‌های خورشیدی لایه‌ای است که جذب نور خورشید در آنها اتفاق می‌افتد.
کاو می‌گوید این روشی که ما ارائه کردیم اهمیت زیادی دارد زیرا می‌توان آن را در موادی دیگری که در پیل‌های خورشیدی استفاده میشود به‌کار برد. برای مثال تلورید کادمیم، سلنید گالیم ایندیم و مواد آلی ترکیباتی هستند که در پیل‌های خورشیدی از آنها استفاده میشود و می‌توان این روش را برای آنها به‌کار گرفت.
این روش جدید مبتنی بر فرآیند تولیدی است که به‌صورت رایج در صنعت استفاده میشود، اما نتیجه به‌دست آمده در این روش کاملا با روش‌های مشابه فرق می‌کند. اولین مرحله ایجاد الگو روی زیر لایه است که با استفاده از روش لیتوگرافی استاندارد انجام میشود. این الگوها از مواد دی الکتریک و شفاف ساخته میشود که بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر ضخامت دارد. در قدم بعد پژوهشگران با استفاده از مواد فعال نظیر سیلیکون آمورف، لایه‌ای بسیار نازک را روی این زیرلایه ایجاد می‌کنند. سپس روی لایه فعال را با یک ماده دی الکتریک پوشش می‌دهند.
وجود نانوساختارهای دی الکتریک زیر لایه فعال موجب خلق فیلم نازکی با سطحی یکنواخت میشود. کاو می‌گوید یکی از جنبه‌های این روش طراحی ساندویچی است که در آن ماده فعال میان لایه‌های دی الکتریک قرار گرفته است. نانوساختارها به‌صورت آنتن‌های نوری کارا عمل می‌کنند و باعث می‌شوند انرژی خورشید روی لایه فعال متمرکز شود. از مزیت‌های این طراحی آن است که با نازک‌تر شدن لایه، توانایی جذب نور کاهش نمی‌یابد. این در حالی است که درپیل‌های دارای فیلم‌های نازک رایج، با نازک‌تر شدن لایه کارایی کاهش می‌یابد.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Dielectric Core-shell Optical Antennas for Strong Solar Absorption Enhancement در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.
