محققان آلمانی با استفاده از نانوساختارهای پلیمری به‌عنوان قالب، موفق به تولید ژرمانیوم متخلخل برای پیل‌های خورشیدی شدند. این دستاورد می‌تواند مسیر ساخت پیل‌های انعطاف‌پذیر را هموار کند.
ترفندی برای ساخت پیل خورشیدی انعطاف‌پذیر
محققان دانشگاه صنعتی مونیخ موفق به ساخت لایه‌های نیمه‌هادی متخلخل برای استفاده در پیل‌های خورشیدی شدند. این لایه‌ها می‌توانند ابعاد و وزن پیل‌ها را کاهش داده و آن‌ها را انعطاف‌پذیر کنند.
این گروه تحقیقاتی از پلیمرهای آلی مناسب و ترکیب آن با مواد مختلف برای ساخت مواد هیبریدی پیل خورشیدی استفاده کردند. با این طراحی جدید نه تنها فضای داخل پیل کاهش می‌یابد، بلکه مساحت سطحی و ظرفیت پیل نیز افزایش می‌یابد.
فاسلر از محققان این پروژه می‌گوید: «ماده متخلخلی را تصور کنید که به‌عنوان داربست در ساخت پیل استفاده می‌شود. این داربست دارای ساختاری شبیه به لانه زنبور عسل است. در دیواره این ساختار از ماده نیمه‌هادی، ژرمانیوم، استفاده می‌شود که می‌تواند بار الکتریکی را در خود ذخیره کند. از آنجایی که این ساختار بسیار نازک است، بنابراین مسیر حرکت بارها بسیار کوتاه است.»
برای این که ماده سخت و شکننده ژرمانیوم بتواند روی سطح انعطاف‌پذیر و متخلخل استفاده شود، باید ترفندهایی به کار رود. معمولاً از اچ کردن برای ایجاد الگو روی سطح استفاده می‌شود. اما این گروه از روش ساخت پایین به بالا که بسیار دقیق و تکرارپذیر است برای این کار استفاده کردند. آن‌ها اتم‌های ژرمانیوم را به‌صورت خوشه‌هایی نه‌تایی ایجاد کردند. این خوشه‌ها زمانی که باردار می‌شوند یکدیگر را دفع کرده و حل می‌شوند. تشکیل خوشه‌ها زمانی که حلال بخار شود، انجام می‌گیرد.
محققان برای ایجاد خوشه‌های ژرمانیم از نانوساختارها استفاده کردند. دانه‌های پلیمری کوچک، تشکیل ساختار سه بعدی داده که این ساختار به عنوان الگو مورد استفاده قرار می‌گیرد. ژرمانیوم وارد این ساختار شده و با حذف الگو، شبکه‌ای از اتم‌های ژرمانیوم باقی می‌ماند. ماده باقی مانده کاملاً متخلخل است. قطر دانه‌های پلیمر بین ۵۰ تا ۲۰۰ نانومتر است. ژرمانیوم متخلخل دارای خواص نوری و الکتریکی ویژه‌ای است که می‌تواند برای ساخت مواد هیبریدی مورد استفاده قرار گیرد.
محققان قصد دارند از این روش برای تولید لایه‌های سیلیکون متخلخل استفاده کنند تا از آن به‌عنوان جایگزینی برای گرافیت در باتری‌ها استفاده شود.
