۲ برابر شدن کارایی سلول‌های خورشیدی با نانوسیم‌های نیمه‌رسانا

به گزارش آی‌ای، یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه علم و صنعت نروژ(NTNU) روش جدیدی را برای استفاده از نانوسیم‌های نیمه‌ رسانا به منظور مهندسی سلول‌های خورشیدی جدید طراحی کرده‌اند که به طور بالقوه می‌توانند کارایی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی امروزی را دو برابر کنند. بهتر از آن اینکه تمام این فرآیند بسیار مقرون به صرفه است.

دکتر "آنجان موخرجی" از دپارتمان سیستم‌های الکترونیکی و توسعه دهنده اصلی این تکنیک در بیانیه‌ای گفت: ما روش جدیدی برای استفاده از مواد "گالیوم آرسنید"(GaAs) به روشی بسیار مؤثر از طریق نانوساختار داریم، بنابراین می‌توانیم سلول‌های خورشیدی را با استفاده از تنها بخش کوچکی از موادی که معمولاً استفاده می‌شوند، کارآمدتر کنیم.

"گالیوم آرسنید"(GaAs) مدت‌هاست که به‌عنوان بهترین ماده برای ساخت سلول‌های خورشیدی با راندمان بالا به دلیل جذب نور فوق‌العاده و ویژگی‌های الکتریکی آن شناخته شده است. از این ماده به ویژه در صفحات خورشیدی فضایی مورد استفاده قرار گرفته است.

با این حال، تولید این سلول‌های خورشیدی "GaAs" بسیار گرانقیمت است که در نتیجه موجب تقاضا برای توسعه روش‌هایی برای کاهش مصرف این ماده در ساخت سلول‌های خورشیدی شده است. اینجاست که ساختارهای نانوسیمی وارد می‌شوند. این عناصر به طور بالقوه می‌توانند کارایی سلول خورشیدی را در مقایسه با سلول‌های خورشیدی مسطح استاندارد افزایش دهند و در عین حال از مواد کمتری استفاده کنند.

محققان با استفاده از "گالیوم آرسنید" در ساختارهای نانوسیمی، راهی جدید برای ساخت سلول خورشیدی با نسبت توان به وزن فوق‌العاده بالا یافته‌اند که بیش از ۱۰ برابر کارآمدتر از هر سلول خورشیدی دیگری است.

در حال حاضر، محققان این نانوسیم‌ها را با استفاده از روشی به نام "MBE"(برآرایی(اپیتَکسی) پرتو مولکولی) فرآوری می‌کنند. البته این فرآیند نمی‌تواند مواد را در مقادیر بالا تحویل دهد، اما با استفاده از ابزاری در مقیاس صنعتی مانند "رسوب بخار فلزی- آلی"(MOCVD) این امکان وجود دارد که مواد مفید را در مقادیر زیاد تولید کنیم.

ترکیب این سلول‌های خورشیدی مبتنی بر نانوسیم با یک سلول سیلیکونی می‌تواند بازده سلول خورشیدی را تا ۴۰ درصد بهبود بخشد.

این تحقیق در مجله ACS Photonics متعلق به انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است.