محققان دانشگاه کانزاس توانسته‌اند مؤثرترین پیل‌های فوتوولتائیک ساخته‌شده از نانوکربن‌ها در جهان را تولید کنند. نانوکربن‌ها برای کاهش شدید هزینه‌های فناوری فوتوولتائیک در آینده توان بالقوه‌ای دارند.
تحول نوید بخشی در پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نانوکربن
محققان دانشگاه کانزاس با پیشرفت شگفت‌انگیزی در فناوری پیل خورشیدی، توانسته‌اند مؤثرترین پیل‌های فوتوولتائیک ساخته‌شده از نانوکربن‌ها در جهان را تولید کنند. نانوکربن‌ها برای کاهش شدید هزینه‌های فناوری فوتوولتائیک در آینده توان بالقوه‌ای دارند.
شنکیانگ رِن از دانشگاه کانزاس که با همکاری محققان موسسه فناوری ماساچوست این تحقیق را انجام داده است، گفت: «ما واقعا رکورد راندمان فوتوولتائیک تمام کربنه را شکستیم، پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی تاکنون بطور متوسط راندمان کمتر از یک درصد داشته‌اند، اگرچه این مواد توان بالقوه بزرگی نشان می‌دادند، اما با مشکلات زیادی مواجه بودند که ما بعضی از آنها را رفع کرده‌ایم، اکنون راندمان افزاره ما به یک و سه‌دهم درصد رسیده است، این راندمان برای تجاری‌شدن کافی نیست؛ اما هنوز ما روی افزایش راندمان و بهینه‌کردن آن کار می‌کنیم.» او ادامه داد که یک پنل فوتوولتائیک برای تجاری‌شدن باید راندمانی حداقل ۱۰درصد داشته باشد.
این محققان می‌گویند که پنل‌های فوتوولتائیک ساخته‌شده از نانومواد کربنی می‌توانند منجر به پیشرفت فناوری خورشیدی شوند، زیرا از مواد کربنی زیست‌سازگار، قابل دسترس و ارزان ساخته می‌شوند و جذب نوری بالا و پایداری نوری بهتری دارند.
(a) ساختار پیل‌های خورشیدی کربنی ساخته شده در این کار تحقیقاتی. (b) رابط PCBM/rGO sheet/s-SWCNT، ارائه دهنده طرح شماتیکی از اجزاء لایه فعال این افزاره.
رِن توضیح داد: «ما در تحقیق خود از باکی‌بال‌های کربنی، نانولوله‌های کربنی و یک مشتق گرافنی استفاده کردیم، این مواد نانوکربنی بدون نیاز به بسته‌بندی‌های مرسوم در پیل‌های خورشیدی آلی، پایداری نوری قابل‌‌توجهی نشان می‌دهند، ما واقعا دو نوع پیل خورشیدی را در آزمایشگاه با هم مقایسه کردیم، یک پیل خورشیدی آلی استاندارد داشتیم و پیل خورشیدی تمام کربنه خود را نیز ساختیم. سپس تحلیل نوری این دو را بدون هیچ بسته‌بندی محافظتی، با هم مقایسه کردیم. پیل آلی استاندارد، چنان به سرعت تحلیل رفت که بعد از ۱۰۰ ساعت اصلا عمل نمی‌کرد، در حالی که پیل خورشیدی تمام کربنه ما هنوز واقعا به خوبی عمل می‌کرد.»
در حالی که راندمان یک و سه‌دهم درصدی پیل‌های فوتوولتائیک نانوکربنی این محققان، مانعی برای تجاری‌سازی این فناوری است، محدودیت تئوری برای پیل‌های فوتوولتائیک تمام کربنه ۱۳ درصد است. اگر این محققان بتوانند راندمان پیل‌های خود را به این حداکثر راندمان تئوری نزدیک کنند، امکان ورود این پیل‌های نانوکربنی به بازار فراهم می‌شود.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ACS Nano منتشر کرده‌اند.
