محققان دانشگاه پرینستون راه اقتصادی و ساده‌ای یافته‌اند که راندمان پیل‌های خورشیدی ‏آلی را حدود سه برابر می‌کند. بسیاری از دانشمندان باور دارند که این افزاره‌های پلاستیکی ‏انعطاف‌پذیر و ارزان می‌‌توانند آینده توان خورشیدی را متحول کنند. این محققان به رهبری ‏استفان چو، با استفاده از یک ساندویچ نانوساختار شده از فلز و پلاستیک که نور را بدام ‏انداخته و جمع‌آوری می‌کند، قادر به افزایش 175 درصدی راندمان این پیل‌های خورشیدی ‏شده‌اند.‏


محققان دانشگاه پرینستون راه اقتصادی و ساده‌ای یافته‌اند که راندمان پیل‌های خورشیدی ‏آلی را حدود سه برابر می‌کند. بسیاری از دانشمندان باور دارند که این افزاره‌های پلاستیکی ‏انعطاف‌پذیر و ارزان می‌‌توانند آینده توان خورشیدی را متحول کنند. این محققان به رهبری ‏استفان چو، با استفاده از یک ساندویچ نانوساختار شده از فلز و پلاستیک که نور را بدام ‏انداخته و جمع‌آوری می‌کند، قادر به افزایش 175 درصدی راندمان این پیل‌های خورشیدی ‏شده‌اند.‏

‏ این گروه تحقیقاتی برای غلبه بر چالش‌های اولیه‌ای که سبب اتلاف انرژی در پیل‌های ‏خورشیدی می‌شود، از فناوری‌نانو استفاده کرد. این دو چالش اولیه عبارتند از انعکاس نور از ‏پیل و توانایی برای جذب کامل نوری که وارد پیل می‌شود. این محققان با ساندویچ فلزی ‏جدید خود، راهی برای غلبه بر این دو چالش ارائه دادند. این نانوساختار - که حفره ‏پلاسمونیکی زیر طول موج نامیده می‌شود - توانایی مضاعفی برای کاهش انعکاس و افزایش ‏بدام‌اندازی نور، دارد.
‏
لایه بالایی این پیل خورشیدی جدید که به لایه پنجره معروف است، شامل یک توری ‏فلزی بطور باورنکردنی ریزی است. در این توری، ضخامت فلز، 30 نانومتر است و قطر ‏حفره‌ها 175 نانومتر است که به فاصله 25 نانومتر از همدیگر قرار دارند. این توری جایگزین ‏لایه پنجره مرسوم که از جنس قلع ایندیوم ‏‎(ITO)‎‏ است، می‌شود.‏



قسمت کلیدی این فناوری یک توری طلایی نازک است که بعنوان ‏یک لایه پنجره برای این پیل خورشیدی استفاده می‌شود.‏

این لایه پنجره توری خیلی نزدیک به لایه پایینی این ساختار ساندویچی قرار داده ‏می‌شود. لایه پایینی همان فیلم فلزی استفاده شده در پیل‌های خورشیدی مرسوم است. در بین ‏این دو صفحه فلزی نوار نازکی از ماده نیمه‌رسانای استفاده‌شده در پنل‌های خورشیدی قرار ‏داده می‌شود.‏

در این پیل‌ خورشیدی، قطر حفره‌ها در تور فلزی، فاصله بین حفره‌ها و ضخامت ساختار ‏ساندویچی، همه کوچکتر از طول موج نور ورودی هستند. این ویژگی اهمیت زیادی دارد، ‏زیرا نور در ساختارهای زیر طول موج بسیار غیرمعمول عمل می‌کند. این محققان نشان دادند ‏که با این ساختارهای زیر طول موج می‌توان 96 درصد نور ورودی را جذب کرد که فقط 4 ‏درصد آن منعکس می‌شود. چو می‌گوید که بسته به نوع جمع‌کننده خورشیدی، این فناوری ‏می‌تواند کاربردهای متنوعی داشته باشد. در این مجموعه آزمایش‌ها، چو و همکارانش ‏‏‌پیل‌های خورشیدی از پلاستیک ساختند که به پیل‌های خورشیدی آلی معروف هستند. ‏پلاستیک ارزان و انعطاف‌پذیر است و این بسیار نویدبخش است، اما راندمان این پیل‌های ‏خورشیدی کم است.‏
‏
این فیلم فلزی نانوساختار جدید علاوه بر افزایش مستقیم راندمان پیل، جایگزین الکترود ‏ITO‏ کنونی نیز می‌شود که گران‌ترین قسمت رایجترین پیل‌های خورشیدی آلی است.‏

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Optics Express‏ منتشر ‏کرده‌اند.‏


منبع : http://www.princeton.edu/