ایجاد پیل‌‌های خورشیدی فوق نازک و منعطف

محققان دانشگاه تگزاس، در حال تحقیق بر روی ایجاد بستری برای رشد پیل‌های
خورشیدی با استفاده از نانوفناوری هستند. در صورت رشد پیل خورشیدی بر این
بستر، ابزارهایی سبک‌تر و منعطف‌تر از پیل‌های خورشیدی فعلی، حاصل خواهد
شد. این محصول دارای بازار وسیعی به‌عنوان پیل خورشیدی است که می‌تواند در
مکان‌هایی که نیاز به انرژی قابل حمل است، مثلا در کوله پشتی کوهنوردان
تعبیه شود.

دکتر مالکو و دکتر گارتسین از دانشکده فیزیک و دکتر چابال از دانشکده
مهندسی مواد دانشگاه تگزاس با دریافت مبلغ ۳۹۰۰۰۰ دلار از موسسه علوم ملی
آمریکا، در حال توسعه تحقیقات خود بر روی تولید سلول‌های فوتوولتایی فوق
نازک هستند. لازم به اشاره است که این سلول‌ها قادر به تبدیل انرژی خورشیدی
به جریان الکتریکی هستند.

سلول‌های فوتوولتایی معمول از جنس سیلیکون هستند که با ضخامت چند صد میکرون
در بازار موجود هستند. به گفته دکتر مالکو یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، هدف
از این طرح این است که ضمن حفظ بازدهی، ضخامت سلول‌ها تا حد یک میکرون کاهش
یابد. وی در راستای ایجاد درکی صحیح از مقیاس میکرومتر، خاطر نشان می‌کند
که قطر تار موی انسان ۱۰۰ میکرون و قطر سکه های ده سنتی در آمریکا ۱۲۵۰
میکرومتر است.

سلول‌های فوتوولتایی موجود دارای ضخامت ۱۰۰ میکرومتر بوده و بسیار صلب و
شکننده هستند اما محصول خروجی این طرح سبک‌تر، نازک‌تر و منعطف‌تر از
نمونه‌های تجاری فعلی است. این محصول دارای بازار وسیعی به‌عنوان پیل
خورشیدی است که می‌تواند در مکان‌هایی که نیاز به انرژی قابل حمل است مثلا
در کوله پشتی کوهنوردان تعبیه شود.

در ساخت این سلول‌های جدید به‌جای سیلیکون از کریستال‌هایی به‌نام نقاط
کوانتومی استفاده می‌شود که قابلیت جذب انرژی در آنها بسیار بهتر از
سیلیکون است. انرژی جذب شده توسط این ذرات به سیلیکون منتقل شده و به
سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.

ساخت این ابزار به‌صورت لایه به لایه انجام می‌شود به‌طوری‌که لایه اول
متشکل یک فیلم فوق نازک سیلیکونی با ضخامت یک دهم میکرومتر بوده و نانوغشا
نامیده می‌شود. در لایه بعدی نقاط کوانتومی به‌طور بسیار دقیق جاسازی
می‌شوند.

نکته کلیدی این طرح، یافتن راهی برای انتقال انرژی از نقاط کوانتومی به
لایه سیلیکونی، تعیین چگونگی بهره‌گیری از خواص نقاط کوانتومی، بهینه کردن
آرایش آنها و ضخامت لایه ها است.