نانوبافت‌هایی که بازدهی سلول‌های خورشیدی را افزایش می‌دهند

ساینسیو – به نقل از ایسنا، پژوهشگران آلمانی در شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های گوناگون نشان داده‌اند که قرار دادن بافت‌هایی در مقیاس نانو روی سلول‌های خورشیدی پروسکایت/ سیلیکون می‌تواند کارآیی این سلول‌ها را تا اندازه قابل توجهی افزایش دهد. آنها یک طراحی جدید نانوبافت ارائه داده‌اند که شاید بتواند بازدهی را تا بیش از ۲۹ درصد بالا ببرد. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که شاید روش‌های بهتر بتوانند به بهبود بیشتر این روش کمک کنند.

“فیلیپ تاکهورن”(Philipp Tockhorn)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما سلول‌های خورشیدی پروسکایت/ سیلیکون را ارائه می‌دهیم که با بهترین سلول‌های ارائه شده در این زمینه، هم‌تراز هستند. یافته‌های ما ممکن است به توسعه بیشتر سلول‌های خورشیدی پروسکایت/ سیلیکون بیانجامند و بتوانند به کاهش هزینه برق خورشیدی کمک کنند.

پروسکایت‌ها، موادی هستند که ساختار بلوری مشابه پروسکایت معدنی طبیعی را دارند. این مواد نیمه‌رسانا، نور خورشید را به صورت کارآمدی به انرژی تبدیل می‌کنند و تمرکز اصلی برای توسعه نسل بعدی فناوری‌های انرژی خورشیدی به شمار می‌روند.

تاکهورن و همکارانش، به بررسی این موضوع پرداختند که چگونه قرار دادن بافت‌هایی در مقیاس نانو می‌تواند بر عملکرد سلول‌های خورشیدی ساخته شده از پروسکایت تاثیر بگذارد.

آنها ابتدا از یک شبیه‌سازی رایانه‌ای استفاده کردند تا جریان الکتریکی در سلول‌های پروسکایت و سیلیکون را هنگامی که لایه پروسکایت، کاملا هموار است و نانوبافت فقط روی قسمتی قرار دارد که با لایه سیلیکون برخورد می‌کند، محاسبه کنند. ارتفاع برآمدگی‌های شبیه‌سازی شده، حدود ۳۰۰ نانومتر بود و ۷۵۰ نانومتر با یکدیگر فاصله داشتند.

پژوهشگران برای بررسی بیشتر تاثیر نانوبافت بر عملکرد سلول خورشیدی، طراحی متفاوتی برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت/ سیلیکون ارائه دادند که یکی با لایه‌ای از پروسکایت کاملا مسطح و دیگری با لایه‌ای از پروسکایت انجام شد که در قسمت بالا، مسطح و در قسمت پایین، برآمده بود. آنها دریافتند که نانوبافت، جذب نور و جریان تولید شده در لایه سیلیکون را افزایش می‌دهد.

تاکهورن ادامه داد: نانوبافت نه تنها جذب نور را به صورت قابل توجهی بهبود می‌بخشد، بلکه به افزایش کیفیت الکترونیکی سلول خورشیدی می‌انجامد و به داشتن شرایط بهتر پردازش لایه کمک می‌کند.

به گفته پژوهشگران، یافته‌های این پژوهش، راه امیدوارکننده‌ای را برای پیشرفت‌های بیشتر نشان می‌دهند. آنها براساس نتایج شبیه‌سازی پیش‌بینی کردند که احتمالا عملکرد یک سلول خورشیدی با نانوبافتی روی قسمت بالا و پایین، بیشتر می‌شود و بازدهی آن تا بیش از ۳۰ درصد افزایش می‌یابد.

تاکهورن اضافه کرد: توسعه بیشتر این روش، امکان‌پذیر است اما به پیشرفت‌ روند ساخت برای افزودن نانوبافت نیاز خواهد داشت.