محققان نیروی دریایی آمریکا در راستای رهایش از وابستگی به سوخت‌های فسیلی، اقدام به بهبود کارایی پیل‌های خورشیدی کردند. این گروه نشان دادند که با طراحی ویژه می‌توان کارایی پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نقاط کوانتومی را افزایش داد.
تغییر ساختاری برای بهبود کارایی پیل‌های خورشیدی مبتنی بر نقاط کوانتومی
پژوهشگران آزمایشگاه ملی تحقیقات دریایی آمریکا با همکاری محققانی از اداره علوم و فناوری الکترونیکز موفق به ثبت رکوردی در پیل‌های خورشیدی شدند. این گروه بالاترین ولتاژ مدار باز را برای پیل‌های خورشیدی نقطه کوانتومی به ثبت رساندند. آنها ولتاژ ۶۹۳ میلی‌ولت، ولتاژ مدار باز را برای پیل‌های نقطه کوانتومی با باندگپ ۱٫۴۴ الکترون ولت در مقابل تابش خورشیدی به‌دست آوردند.
وجون یون محقق پسادکتری این پروژه می‌گوید: این نتایج نشان می‌دهد که بهبود در ولتاژ مدار باز بیشتر از یک ولت در پیل‌های خورشیدی به‌دست آمده است. توانایی کارکرد در فاز محلول و وجود فرآیندهای تولید اگزایتون‌های چندگانه موجب می‌شود تا این نانوبلورهای کوانتومی گزینه مناسبی برای تولید پیل‌های فتوولتائیک ارزان و کارا شود.
برخلاف پتانسیل بالا در تولید جریان الکتریسیته، این پیل‌ها در رسیدن به ولتاژ مدار باز دارای محدودیت بنیادین است که این محدودیت از فرآیند نوترکیبی غیرتابشی نشات می‌گیرد. برای رفع این مشکل، محققان آزمایشگاه ملی تحقیقات نیروی دریایی، اقدام به طراحی مجدد این پیل‌ها کردند برای این کار اتصال شوتکی فلز- نقطه کوانتومی به نحوی تغییر داده شد تا ولتاژ مدار باز افزایش یابد. در واقع محققان روشی را برای اتصال فلز به نیمه‌هادی به صورت غیرمستقیم یافتند که می‌تواند موجب افزایش ولتاژ مدار باز در پیل خورشیدی شود.
نتایج تست‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که بهبود در غیرفعال‌سازی سطح نقاط کوانتومی با فرآیند عملیات حرارتی محل تماس فلز – نقطه کوانتومی مرتبط است. فرآیند غیرفعال‌سازی با استفاده از فلورید لیتیم با LiF بهینه شده انجام می‌شود. این کار برای کاهش دانسیته جریان تاریک بسیار مهم است. با غیرفعال‌سازی دام‌های منطقه‌ای موجود در محل تماس فلز-نقطه کوانتومی، نوترکیبی غیرتابشی به حداقل رسیده و در نتیجه ولتاژ مدار باز افزایش می‌یابد.
در طول یک دهه گذشته، وزارت دفاع آمریکا که روی برنامه راهبردی انرژی‌های تجدیدپذیر کار می‌کند، به این نتیجه رسیده است که وابستگی به سوخت‌های فسیلی یک تهدید راهبردی برای کشور آمریکا محسوب می‌شود و باید با تغییر مسیر، به سوی انرژی‌های تجدیدپذیر رفت. سرمایه‌گذاری کارآمد اصلی‌ترین کلید در تغییر این مسیر محسوب می‌شود. برای رسیدن به این هدف، پژوهشگران آزمایشگاه ملی وزارت دفاع آمریکا تحقیقات وسیعی را آغاز کرده‌اند.
