پژوهشگران با نانو سیم‌های نیمه‌هادی کارایی سلول‌های خورشیدی را دو برابر می‌کنند

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه علم و صنعت نروژ (NTNU) روش جدیدی را برای استفاده از نانوسیم‌های نیمه‌رسانا طراحی کرده‌ تا از آن در سلول‌های خورشیدی استفاده شود. این روش جدید کارایی سلول‌های خورشیدی نوع Si را تا دو برابر افزایش می‌دهد. فراتر از افزایش کارایی، می‌توان به مقرون به صرفه بودن این روش نیز اشاره کرد.

«آنجان موکرجی»، دانشجوی دوره دکترا در دانشکده الکترونیک این دانشگاه و یکی از اعضای اصلی تیم تحقیقاتی گفت: «ما روش جدیدی برای استفاده از مواد «گالیم آرسنید» (GaAs) ایجاد کردیم که در آن از نانو ساختارها استفاده شده است. بنابراین می‌توانیم کارایی سلول‌های خورشیدی را با استفاده از این روش افزایش دهیم.»

گالیم آرسنید مدت‌هاست که به عنوان بهترین ماده برای ساخت سلول‌های خورشیدی با بازده و کیفیت بالا شناخته شده است. علت آن نیز، قدرت جذب نور بالای این ماده و ویژگی‌های خاص الکتریکی آن است. همین امر سبب شده تا گالیم آرسنید یک گزینه مطلوب برای صفحات خورشیدی فضایی باشد.

با این‌حال، تولید سلول‌های خورشیدی با گالیم آرسنید بسیار هزینه‌بر است و در نتیجه محققان به دنبال روش‌هایی برای کاهش مواد مصرفی در ساخت این سلول‌ها هستند. اینجاست که ساختارهای نانوسیم وارد می‌شوند. این عناصر به صورت بالقوه‌ای می‌توانند کارایی سلول خورشیدی را در مقایسه با سلول‌های خورشیدی استاندارد افزایش دهkد. این درحالی است که برای ساخت آن‌ها نیاز به مواد کمتری است.

با استفاده از گالیم آرسنید در ساختارهای نانوسیم، محققان راهی جدید برای ساخت سلول‌های خورشیدی پیدا کرده‌اند که با توجه به وزن و ابعاد سلول خورشیدی می‌توان تا ده برابر کارایی را افزایش دهد.

در حال حاضر، محققان نانوسیم‌ها را با استفاده از روشی به نام «اپیتاکسی پرتو مولکولی» گسترش می‌دهند. این فرآیند نمی‌تواند مواد را در مقادیر عمده تولید کند. با این‌حال، استفاده از ابزاری در مقیاس صنعتی مانند رسوب بخار فلزی-آلی این امکان را فراهم می‌کند که بتوان مواد مفید و مورد استفاده را در مقادیر بالا تولید کرد.

ترکیب این سلول‌های خورشیدی مبتنی بر نانوسیم‌ها روی یک سلول Si می‌تواند بازده سلول خورشیدی را تا 40 درصد افزایش دهد. این تحقیق در مجله «ACS Photonics» به چاپ رسیده است.