ساخت نسل جدید سلول‌های خورشیدی با پایه نانو توسط محققان کشور

مهسا امیری، مجری طرح در گفت‌وگو با خبرنگار فناوری ایسنا سلول‌های خورشیدی را ابزاری برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته عنوان و خاطرنشان کرد: تاکنون نسل‌های مختلف سلول‌های خورشیدی عرضه شده که ساخت آخرین نسل از این سلول‌ها با استفاده از نانوذرات بوده است.

وی با بیان این که از سلول‌های تولید شده با نانوذرات با عنوان سلول‌های نقاط کوانتومی یاد می‌شود، اظهار داشت: نقاط کوانتومی ذراتی بین ۲ تا ۱۰ نانومتر و دارای خواص منحصر به فردی هستند. این مواد خاصیت نیمه رسانایی خوبی دارند؛ به گونه‌ای که نیمه رساناهایی با مقیاس بزرگتر با جذب یک فوتون تنها یک زوج الکترون و حفره تولید می‌کنند؛ ولی نیمه رساناهایی با مقیاس ۲ تا ۱۰ نانومتر با جذب یک فوتون قادر به تولید چندین زوج الکترون و حفره هستند.

مجری طرح دلیل این امر را ریز بودن ذرات ذکر کرد و ادامه داد: با توجه به این ویژگی از این ذرات می‌توان به عنوان جاذب نور در سلول‌های خورشیدی استفاده کرد.

وی از اجرای پروژه تحقیقاتی با عنوان «سلول‌های حساس شده با نقاط کوانتومی و اصلاح شده با یون نیکل» خبر داد و افزود: در این پروژه تحقیقاتی از نقاط کوانتومی کادمیوم سلنید (Cadmium selenide)، کادمیوم سولفید و سولفید روی (ZnS) استفاده شد.

امیری توضیح داد: در محاسبات تئوری، سلول‌های خورشیدی بر پایه نقاط کوانتومی دارای بازدهی بیشتری در تولید برق در مقایسه با سلول‌های تجاری شده کنونی هستند ولی بعد از تولید این سلول‌ها با استفاده از نقاط کوانتومی مشاهده شد که بازدهی آنها کم است.

وی بازدهی سلول‌های تولید شده با نقاط کوانتومی را ۲٫۰۸ درصد ذکر کرد و گفت: این در حالی است که سلول‌های نقاط کوانتومی در دنیا ۷ تا ۸ درصد است.

این محقق دلیل کم بودن بازده در سلول‌های تولید شده را محدودیت‌های این ذرات عنوان کرد و یادآور شد: الکترون‌هایی که در این سلول‌ها تولید شدند به سرعت با حفره جفت می‌شوند که این امر موجب خواهد شد تا الکترون‌ها در مدار خارجی قرار نگیرند؛ از این رو بازده سلول‌های تولید شده کاهش می‌یابد. به همین دلیل نیاز بود تا با بهینه‌سازی سلول، بازترکیب الکترون‌ها کاهش یابد تا بازدهی سلول‌ها به تدریج افزایش پیدا کند و در نهایت بتوانیم تولید سلول‎های خورشیدی را به مقیاس صنعتی نزدیک کنیم.

مجری طرح با تاکید بر اهمیت سلول‌های خورشیدی نقاط کوانتومی خاطرنشان کرد: به دلیل اهمیت این نوع سلول‌ها در دنیا مطالعات گسترده‌ای در این زمینه آغاز شده است و در این طرح نیز اقدام به ارائه راهکاری برای افزایش بازدهی این نوع سلول‌ها کردیم که استفاده از یون نیکل بود.

به گفته این محقق،‌ یون نیکل سطحی در داخل ساختار بلوری نقاط کوانتومی ایجاد می‌کند که از بازگشت الکترون و ترکیب شدن آن با حفره جلوگیری می‌کند.