ساخت پربازده‌ترین پیل خورشیدی

به گزارش خبرگزاری فارس، یک شرکت ژاپنی اختراعی را ثبت کرده که در آن از ترکیب نانوسیم‌های ۲۰ تا ۵۰ نانومتری و نیمه‌رساناهای مرکب، کارآمدترین پیل خورشیدی جهان به ‌دست می‌‌آید، به این ترتیب نواقصی که در دیگر پیل‌های خورشیدی وجود دارد (تطابق نداشتن شبکه و محدودیت‌های مربوط به اندازه‌ی پیل‌ها) برطرف می‌‌شود. به عقیده‌ی آنها این پیل‌های چهاراتصالی با توجه به اینکه حامل‌های بار موجود در آنها به‌وسیله‌ نور فرودی ایجاد شده و در فصل مشترک‌های غیر همگن دچار بازترکیب نمی‌‌شوند، باز هم از بازدهی بسیار بالایی برخوردار خواهند بود.
هم‌اکنون ایجاد نقص در ساختار پیل‌های کنونی سه‌اتصالی، موجب محدود شدن اندازه‌ آنها به کمتر از ۴cm2 می‌‌شود؛ اما با این روش جدید می‌‌توان از تعداد نامحدودی نانوسیم برای ایجاد پیل‌های چهاراتصالی نانوسیمی استفاده کرد که دارای سطح وسیعی هستند که نتیجه‌ آن، افزایش کارایی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته تا حد قابل ملاحظه‌ای است.

به گزارش خبرگزاری فارس، یک شرکت ژاپنی اختراعی را ثبت کرده که در آن از ترکیب نانوسیم‌های ۲۰ تا ۵۰ نانومتری و نیمه‌رساناهای مرکب، کارآمدترین پیل خورشیدی جهان به ‌دست می‌‌آید، به این ترتیب نواقصی که در دیگر پیل‌های خورشیدی وجود دارد (تطابق نداشتن شبکه و محدودیت‌های مربوط به اندازه‌ی پیل‌ها) برطرف می‌‌شود. به عقیده‌ی آنها این پیل‌های چهاراتصالی با توجه به اینکه حامل‌های بار موجود در آنها به‌وسیله‌ نور فرودی ایجاد شده و در فصل مشترک‌های غیر همگن دچار بازترکیب نمی‌‌شوند، باز هم از بازدهی بسیار بالایی برخوردار خواهند بود.
هم‌اکنون ایجاد نقص در ساختار پیل‌های کنونی سه‌اتصالی، موجب محدود شدن اندازه‌ آنها به کمتر از ۴cm2 می‌‌شود؛ اما با این روش جدید می‌‌توان از تعداد نامحدودی نانوسیم برای ایجاد پیل‌های چهاراتصالی نانوسیمی استفاده کرد که دارای سطح وسیعی هستند که نتیجه‌ آن، افزایش کارایی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته تا حد قابل ملاحظه‌ای است.
در پیل‌های خورشیدی اتصال سه‌‌گانه‌ امروزی (که تاکنون رکورددار بوده و بازدهی آنها به حدود ۴۰ درصد می‌‌رسید) برای تبدیل انرژی خورشیدی فوتون‌ها به جریان الکتریکی از ترکیبات GaInP و GaAs به همراه ژرمانیوم استفاده می‌‌شود. دانشمندان برای افزایش هرچه بیشتر بازدهی آنها یک لایه‌ی GaInNAs (که حتی فوتون‌های با ا نرژی یک الکترون ولت را هم جذب می‌‌کرد) به آن افزودند. با این حال اختلاف ثابت شبکه‌ این لایه و مواد دیگر همچنان موجب محدود شدن کارایی آن می‌‌شود.
برای رفع این مشکل متخصصان ژاپنی از سیم‌هایی استفاده کرده‌اند که دارای اتصالات چهارگانه بوده، از زیرلایه‌ GaP شروع و ۵ لایه‌ نیمه‌رسانای GaP، Al0.3Ga0.7As، GaAs، In0.3Ga0.7As و In0.6Ga0.4As به روش MOCVD به‌‌‌ترتیب روی آن رسوب داده می‌‌شد.
به این منظور ابتدا لایه‌ای از اکسید سیلیسیوم (که نقش عایق بین نانوسیم‌ها را خواهد داشت) روی زیرلایه‌ی GaP قرار داده می‌‌شود، سپس با ایجاد حفرات دایره‌‌شکلی روی آن و استفاده از روش MOCVD ، نانوسیم‌ها مطابق با الگوی ایجادشده در آن حفرات قرار می‌‌گیرند.
به گفته‌ این محققان سطح فصل مشترک این سیم‌های نیمه‌رسانا بسیار کوچک بوده، انحرافات ناشی از اختلاف ثابت شبکه‌ها را به حداقل می‌رساند و مانع از پیدایش نقص در این ساختارها می‌‌شود. به این ترتیب امکان استفاده از ترکیبی متشکل از مواد مختلف در این پیل‌ها به‌‌راحتی امکان‌پذیر شده، رشد لایه‌های GaP بعدی بدون هیچ نقصی در زیرلایه و یا نانوسیم‌های رشدیافته‌ اولیه انجام خواهد شد.
این محققان با انجام بررسی‌های بسیار دقیق به روش TEM، دریافتند که با این روش هیچ نقصی در اتصال فصل مشترک‌های نیمه‌رساناها( با هر قطری که باشند) مشاهده نمی‌‌شود؛ بنابراین به عقیده‌ آنها این پیل‌های چهاراتصالی با توجه به آنکه حامل‌های بار در آنها به‌وسیله‌ نور فرودی ایجاد شده و در فصل مشترک‌های غیر همگن دچار بازترکیب نمی‌‌شوند، از بازدهی بسیار بالایی برخوردار خواهند بود.