تک لایههای اتمی میتوانند با هم ترکیب شده و خواص بسیار جدیدی ایجاد کنند. اکسیدهای چند لایهای دستهای جدید از مواد محسوب میشوند که طی چند سال اخیرا نظر بسیاری از دانشمندان را به خود معطوف کرده است. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی وین با همکاری گروههای دیگر تحقیقاتی نشان دادند که این چندلایهها میتواند برای تولید نسل جدیدی از پیلهای خورشیدی لایه نازک با کارایی بالا به کار آید.
ارائه نوع جدیدی از مواد برای تولید پیل خورشیدی
تک لایههای اتمی میتوانند با هم ترکیب شده و خواص بسیار جدیدی ایجاد کنند. اکسیدهای چند لایهای دستهای جدید از مواد محسوب میشوند که طی چند سال اخیرا نظر بسیاری از دانشمندان را به خود معطوف کرده است. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی وین با همکاری گروههای دیگر تحقیقاتی نشان دادند که این چندلایهها میتواند برای تولید نسل جدیدی از پیلهای خورشیدی لایه نازک با کارایی بالا بهکار آید.
کارستن هلد از موسسه فیزیک حالت جامد دانشگاه صنعتی وین میگوید میتوان تک لایههای اتمی از اکسیدهای مختلف را روی هم قرار داد و مادهای با خواص الکترونیکی ایجاد کرد این لایه جدید دارای ویژگیهای منحصر بهفردی بوده که لایههای اولیه فاقد آن هستند. این ساختار توسط شبیه سازی کامپیوتری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این مطالعات نشان داد که این ساختارهای اکسید چندلایه میتواند گزینه مناسبی برای ساخت پیلهای خورشیدی باشد.
ایده اساسی این پیلهای خورشیدی، اثر فتوالکتریک است.نسخه ساده این اثر را آلبرت انیشتین در سال ۱۹۰۵ ارائه کرده بود: زمانی که فوتون جذب میشود، میتواند یک الکترون را از جای خود حرکت داده و موجب جریان الکتریکی شود. با کنده شدن این الکترون، جای خالی آن بهصورت یک حفره در میآید. هم الکترون کنده شده و هم حفره باقی مانده میتواند تولید جریان الکتریکی کند.
الیاس آسمان، که بخشی از این شبیهسازی را در دانشگاه صنعتی وین انجام میدهد، میگوید اگر این الکترون و حفره بعد از تولید دوباره با هم ترکیب شوند آنگاه اثر یکدیگر را خنثی کرده و در عمل اتفاق خاصی نمیافتد. در این ساختار جدید میتوان الکترون و حفره را از هم جدا کرد در نتیجه کارایی پیل خورشیدی افزایش یابد.
این لایهها به تنهایی عایق الکتریکی هستند اما زمانی که روی هم قرار میگیرند اثر جالبی بوجود میآید، سطح آنها بهصورت رسانا در آمده و جریان را از خود عبور میدهد. با این کار یک مدار الکتریکی ایجاد میشود. در پیلهای خورشیدی رایج که سیلیکونی است به سیمهای فلزی نیاز دارد تا بار تولید شده را خارج کند همین سیمها میتواند مانعی برای تابش نور خورشید به سطح باشد.
شبیه سازیها نشان میدهد که اکسیدهای وانادیم و لانتانیم میتواند گزینه مناسبی برای تولید این ساختارها باشد. البته امکان استفاده از مواد مختلف برای جذب طول موجهای بیشتر برای افزایش کارایی پیل وجود دارد. لازم بهذکر است تولید این نوع پیلها پیچیدهتر از تولید پیلهای سیلیکونی رایج است.