استفاده از نقاط کوانتومی روی نانوسیم در تولید پیل خورشیدی کاراتر

مدت‌هاست که دانشمندان از نانوساختارهایی موسوم به نقاط کوانتومی برای تولید پیل‌های فتوولتائیک استفاده می‌کنند اما این پیل‌ها کارایی بالایی ندارند به طوری که بهره تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته در آنها پایین است. اخیرا روش جدیدی برای بهبود کارایی این پیل‌ها ارائه شده است محققان موسسه فناوری ماساچوست نقاط کوانتومی را درون جنگلی از نانوسیم‌ها قرار می‌دهند با این کار عملکرد پیل خورشیدی به شکل قابل توجهی افزایش می‌یابد.

مدت‌هاست که دانشمندان از نانوساختارهایی موسوم به نقاط
کوانتومی برای تولید پیل‌های فتوولتائیک استفاده می‌کنند اما این پیل‌ها
کارایی بالایی ندارند به‌طوری که بهره تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته در
آنها پایین است. اخیرا روش جدیدی برای بهبود کارایی این پیل‌ها ارائه شده
است محققان موسسه فناوری ماساچوست نقاط کوانتومی را درون جنگلی از
نانوسیم‌ها قرار می‌دهند با این کار عملکرد پیل خورشیدی به شکل قابل توجهی
افزایش می‌یابد.

پیل‌های فتوولتائیک مبتنی بر نقاط کوانتومی دارای
مزایای متعددی هستند این پیل‌ها را می‌توان در دمای اتاق تهیه کرد بنابراین
فرآیند تولید آنها ساده بوده و پیچیدگی‌های پیل‌های سیلیکون دمای بالا را
ندارند. از سوی دیگر مواد اولیه این پیل‌ها بسیار فراوان و ارزان قیمت است
و نیاز به فرآیندهای خالص سازی ندارند در حالی که سیلیکون به چنین فرآیندی
نیاز دارد. مزیت دیگر این پیل‌ها آن است که آنها را می‌توان روی
زیرلایه‌های ارزان قیمت مختلف قرار داد برای مثال روی سطح پلاستیک می‌توان
این پیل‌ها را ایجاد کرد.

filereader.php?p1=main_eeb2cd85f9be80a74

با وجود این مزایا، در طراحی این پیل‌ها یک
چالش بزرگ وجود دارد: برای این که یک پیل خورشیدی کارا داشته باشیم باید
لایه جاذب نازک باشد تا بارهای تولید شده بتواند از میان آن به‌راحتی عبور
کند بارهای تولید شده باید از جایی که انرژی خورشیدی جذب شده به محل ذخیره
سازی یا استفاده کننده، منتقل شود. اما همین لایه جاذب باید ضخیم باشد تا
بتواند نور بیشتری را جذب کند. اگر برای بهبود عملکرد این لایه نازک یا
ضخیم شود با ایجاد یک مزیت، مزیت دیگری از بین می‌رود.

برای حل این مشکل
محققان از نانوسیم‌های اکسید روی استفاده کردند. این نانوسیم‌ها دارای
هدایت الکتریکی بالایی هستند به‌طوری که به‌سادگی بار تولید شده را از خود
عبور می‌دهند و مزیتی دیگری که این نانوسیم‌ها دارند این است که عمق زیادی
داشته بنابراین قدرت جذب بالایی خواهند داشت. محققان این پروژه نقاط
کوانتومی از جنس سولفید سرب روی این نانوسیم قرار دادند که با این کار
کارایی تولید جریان ۵۰ درصد افزایش یافت و در نهایت کارایی کل پیل ۳۵ درصد
بهبود پیدا کرد.

یکی از مزایای پیل فتوولتائیک مبتنی بر نقاط کوانتومی
این است که می‌توان آن را به‌نحوی تنظیم کرد که محدوده بزرگتری از طول
موج‌ها را جذب کند. همچنین امکان کنترل روی ابعاد نانوسیم‌ها و دانسیته
آنها وجود دارد.