آینده‌ای را تصور کنید که سقف منازل مسکونی و ساختمان‌های تجاری می‌تواند با فیلم‌های ارزان‌قیمت و فوق‌العاده نازک نیمه‌هادی نانومقیاس که به خوبی، نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و حقیقتاً تمام نیازهای الکتریکی ساختمان را برطرف می‌کنند، لایه‌گذاری شود. این آینده توسط محققان آزمایشگاه برکلی یک مرحله به واقعیت نزدیکتر شد.
آینده روشن پیلهای خورشیدی نانوبلوری
آینده‌ای را تصور کنید که سقف منازل مسکونی و ساختمان‌های تجاری می‌تواند با فیلم‌های ارزان‌قیمت و فوق‌العاده نازک نیمه‌هادی نانومقیاس که به خوبی، نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و حقیقتاً تمام نیازهای الکتریکی ساختمان را برطرف می‌کنند، لایه‌گذاری شود. این آینده توسط محققان آزمایشگاه برکلی یک مرحله به واقعیت نزدیکتر شد.
محققان آزمایشگاه برکلی و دانشگاه کالیفرنیا، نخستین پیلهای خورشیدی فوق‌العاد نازک را ایجاد کردند. این پیلهای خورشیدی نانوبلوری دوتایی، در ارزانی و آسانی ساخت همانند پیلهای خورشیدی ساخته شده از پلیمرهای آلی هستند و مزایای بیشتری به خاطر پایداریشان در هوا دارند چرا که هیچ ماده آلی ندارند.
یان‌گور یکی از این محققان گفت: نانوبلور‌های غیرآلی کلوئیدی ما کلیه مزایای اولیه ترکیبات آلی، نظیر سنتز کنترل شده با قابلیت تولید انبوه، توانایی فرآوری در محلول و حساسیت کم نسبت به افزودنی‌ها را دارند، علاوه بر آن جذب پهن باند و خواص عالی انتقالی نیمه‌هادی‌های فوتوولتائیک مرسوم را حفظ می‌کنند.
این محققان روشی توصیف می‌کنند که در آن بلور‌های نانومیله‌ای شکل دو نیمه‌هادی سلنیدکادمیم (CdSe) و تلورید کادمیم (CdTe) جداگانه سنتز شدند و سپس در محلول حل شده و روی یک بستر شیشه‌ای هادی تنیده شدند. فیلم‌های حاصل که حدود هزار برابر نازکتر از یک تار موی انسان بودند، بازده خوبی در حدود ۳% جهت تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از خود نشان دادند. این مقدار قابل مقایسه با میزان تبدیل بهترین پیلهای خورشیدی آلی است، اما هنوز هم از فیلم‌های نازک پیل خورشیدی سیلیکونی مرسوم پایین‌تر است.
گور گفت: واضح است که ما هنوز راه طولانی‌ای را باید جهت بهتر کردن میزان تبدیل بپیماییم. اما پیلهای خورشیدی نانوبلوری دوتایی ما، فوق‌العاده نازک هستند و در محول فرآوری شده‌اند، و قابلیت کاهش هزینه پیلهای آلی فوق‌العاده جذاب را دارند.
برخلاف پیلهای خورشیدی نیمه‌هادی متداول که جریان الکتریسیته بین لایه‌های فیلم‌های نیمه‌هادی نوع P و نوع n جریان می‌یابد، با این پیلهای خورشیدی نانوبلور غیرآلی جدید، الکتریسیته به خاطر یک جفت مولکول که به عنوان دهنده و گیرنده بارهای الکتریکی ایفای نقش می‌کنند، جریان می‌یابد، این همان مکانیسم است که به وسیله آن الکتریسیته در پیلهای خورشیدی پلاستیکی جریان می‌یابد.
گور گفت: چون که پیلهای خورشیدی نانوبلور غیرآلی ما بر مبنای مدل دهنده- گیرنده که مخصوص سیستم‌های آلی می‌باشد، کار می‌کنند، به ما کمک می‌کنند تا خواص مواد ویژه مورد نیاز برای ساخت چنین ابزارآلاتی را بهتر بفهمیم. این کار همچنین برخی تشابهات کلیدی بین پلیمر و فیلم‌های نانوبلور را روشن می‌کند.
فیلم‌های CdTe و CdSe عایق‌های الکتریکی در تاریکی هستند، اما موقعی که در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، هدایت الکتریکی آنها به طور ناباورانه‌ای تا حد ۳ درجه افزایش می‌یابد. سینترینگ این نانوبلور‌ها شدت عملکرد این فیلم‌ها را تشدید می‌کند. برخلاف پیلهای خورشیدی پلاستیکی، که عملکردشان در طول زمان بدتر می‌شود، به نظر می‌رسد گذشت زمان عملکرد پیلهای خورشیدی نانوبلوری غیرآلی را بهبود می‌بخشد.
گور گفت: مرحله بعدی کار این است که سیستم نمونه خود را بهتر مشخصه‌یابی کرده و توسعه دهیم، چرا که هنوز خیلی چیزها هست که ما کاملاً نفهمیده‌ایم.
بر طبق نظر بنیاد انرژی (EF)، اگر پشت‌بام‌های تجاری و مسکونی موجود در آمریکا با فیلم‌های نازک پیل خورشیدی پوشانیده شود، آنها خواهند توانست حدود ۷۱۰۰۰۰ مگاوات الکتریسیته در ایالات متحده تولید نمایند که این بیش از کل الکتریسیته‌ای است که این کشور در حال حاضر قادر به تولید آن است. به خاطر میزان نور خورشید مناسب، کالیفرنیا به عنوان نخستین کاندیدا برای این فناوری در نظر گرفته شده است.
این محققان نتایج کار خود را در مجلۀ Science منتشر کرده‌اند.
