اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، محققان آزمایشگاه بینالمللی نانوفناوری ایبری (INL) نوع جدیدی از سلول خورشیدی فوق نازک را توسعه دادهاند. این تیم توضیح میدهد که این پیشرفت میتواند دری به سوی کاربردهای خورشیدی سبک و همهکاره در آینده بگشاید.
چنین سلولهایی به دلیل نیاز کم به مواد، انعطافپذیری و هزینه و زمان تولید کمتر، بسیار جذاب هستند.
با این حال، وقتی لایه جاذب نور بسیار نازک میشود، نور خورشید کمتری به دام میافتد و به برق تبدیل میشود و مقداری از انرژی از پشت “نشت” میکند. این موضوع باعث میشود سلولها کارایی کمتری داشته باشند.
برای این منظور، تیم INL (با همکاری دانشگاه اوپسالا در سوئد)، به رهبری پدرو سالومه، نوع جدیدی از «آینه نانوساختار» را برای پشت سلول خورشیدی طراحی کردند. آنها این کار را با افزودن یک لایه بسیار نازک و طرحدار از طلا که با اکسید آلومینیوم پوشانده شده بود، انجام دادند.
این ساختار مانند یک آینهی به دام اندازندهی نور عمل میکند و به آن اجازه میدهد نور را دوباره به داخل سلول منعکس کند تا بتواند برای بار دوم جذب شود.
سلولهای خورشیدی فوق نازک جدید
پوشش اکسید آلومینیوم همچنین تلفات الکتریکی در سطح پشتی (فرآیندی به نام غیرفعالسازی سطح مشترک) را کاهش میدهد، که به جلوگیری از ترکیب مجدد الکترونها و هدر رفتن انرژی کمک میکند.
معمولاً ساخت چنین نانوساختارهایی گران و پیچیده است. تیم INL در عوض از تکنیک تک مرحلهای «لیتوگرافی نانوچاپ» استفاده کرد (آن را مانند مهر کردن الگوی کوچک مستقیماً روی سطح در نظر بگیرید)، که آن را سریعتر و برای تولید در مقیاس صنعتی مناسبتر میکند.
آنها این را روی سلولهای خورشیدی فوق نازک ACIGS (Ag,Cu)(In,Ga)Se₂ آزمایش کردند، که نوعی سلول لایه نازک هستند که از قبل به خاطر راندمان بالایشان شناخته شدهاند. آنها دریافتند که راندمان حدود ۱.۵ درصد افزایش یافته است، عمدتاً به این دلیل که سلول نور بیشتری جذب میکند.
این تیم همچنین دریافت که چنین سلولهایی وقتی در دمای ۴۵۰ درجه سانتیگراد (۸۴۲ درجه فارنهایت) ساخته میشوند، بهترین عملکرد را دارند، که از پخش شدن اتمهای طلا (یک مشکل رایج که به عملکرد آسیب میرساند) جلوگیری میکند. آنها همچنین امکان استفاده روی مواد انعطافپذیر مانند فیلمهای پلاستیکی را فراهم کردند.
طبق گفته تیم INL، این طراحی جدید همزمان با دو چالش کلیدی مقابله میکند. اولین چالش، مدیریت نور (به دام انداختن فوتونهای بیشتر) و دومین چالش، غیرفعالسازی سطح مشترک (کاهش تلفات انرژی) است.
این موارد در کنار هم، سلولهای خورشیدی فوقالعاده نازک و انعطافپذیر را برای استفاده در دنیای واقعی، مانند پنلهای سبک وزن روی وسایل نقلیه، ساختمانها یا دستگاههای قابل حمل، کاربردیتر میکنند. به طور خلاصه، تیم INL روش ارزانتری برای مهر کردن یک «آینه» طلای نانوساختار روی سلولهای خورشیدی فوقالعاده نازک پیدا کرده است که نور را به داخل آنها منعکس میکند و تلفات انرژی را کاهش میدهد.
