رکورد جدید در بازدهی سلول‌‌ های خورشیدی برپایه سیلیکون سیاه

پژوهشگران در دانشگاه آلتو فنلاند، توانستند رکورد جدیدی در بازدهی سلول‌‌های خورشیدی بر پایه‌ی سیلیکون سیاه –نوعی سلول خورشیدی با قابلیت جذب نور خورشید حتی در زوایای پایین تابش- ثبت کنند و عملکرد آن را تا 4 درصد بهبود دهند.

برای تولید سیلیکون سیاه به سادگی شبکه‌ای از سوزن‌‌هایی در ابعاد نانو روی سطح بستری سیلیکونی معمولی شکل داده می‌‌‌شود تا با اعمال این اصلاح سطح سیلیکون قابلیت بازتاب خود را تا حد زیادی از دست دهد که این به سلول خورشیدی تولید شده از آن این امکان را می‌‌‌دهد که از نور تابیده شده از زوایای تابشی اندک نیز بهره ببرد. با این روش می‌‌‌توان عملکرد سلول خورشیدی را در طول روز به خصوص در کشورهایی که در عرض جغرافیایی بالایی قرار دارند بهبود بخشید. علاوه بر این سلول‌‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون سیاه می‌‌‌توانند ارزان‌تر باشند چرا که نیازی به پوشش ضد بازتاب که برای سایر سلول‌‌های خورشیدی نیاز است، ندارند.

البته این سلول‌‌ها یک مشکل هم دارند که به آن پیوستن مجدد حاملان بار گفته می‌‌‌شود که در آن الکترونی که در اثر برخورد فوتون نوری آزاد می‌‌‌شود مجددا به اتم سیلیکون باز می‌‌‌گردد که این امر موجب هدر رفتن انرژی فراهم شده توسط فوتون خواهد شد. این مشکل با نسبت سطح سلول خورشیدی نسبت مستقیم دارد که از آن جایی که سیلیکون سیاه سطح بالایی دارد تقریبا نیمی از الکترون‌‌های آزاد شده به واسطه‌ی پیوستن مجدد به هدر می‌‌‌روند.

این گروه پژوهشی توانستند با مدیریت این مشکل بازدهی این سلول‌‌های خورشیدی را با چهار درصد بهبود به 22.1 درصد برسانند، ضمن اینکه طول عمر عملکرد آن‌‌ها نیز به دلیل استفاده از سیلیکون سیاه بهبود یافته است. سلول‌‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون سیاه به دلیل قابلیت جذب زوایای کم تابشی نسبت به سلول‌‌های خورشیدی معمولی نیز تا 3 درصد بهینه‌تر عمل می‌‌‌کنند. این تیم برای رفع مشکل پیوستن مجدد حاملان، فیلم نازکی از آلومینیم را که به عنوان یک سپر الکترونیکی و شیمیایی عمل می‌‌‌کرد روی نانوساختار قرار دادند. همچنین برای افزودن جذب، تمامی اتصالات فلزی را نیز در پشت سلول خورشیدی قرار دادند تا تمام سطح سلول در معرض نور قرار گیرد.

این تغییرات میزان الکترون‌‌های به هدر رفته را که پیش از این 50 درصد بود به 4 درصد کاهش می‌‌‌داد که البته این هنوز انتهای کار نیست و می‌‌‌توان آن را با تغییر سیلیکون نوع p به سیلیکون نوع n که دوام بیشتری نیز دارد و نیز انتخاب بهتر مواد به کار رفته همچنان بهبود داد. این گروه می‌‌‌خواهد فناوری توسعه داده خود را در کاربردهای دیگر و سلول‌‌های خورشیدی دیگر نیز به کار بگیرد.

جزییات و نتایج این گروه در نشریه‌ی علمی Nature Technology به چاپ رسیده است.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید