به گزارش خبرگزاری مهر، سلول های نوری از نیمه هادی ها برای تبدیل انرژی نوری به جریان الکتریکی استفاده می کنند. در این فرآیند سیلیکن به عنوان عنصر اصلی وظیفه این تبدیل موثر را به دوش می کشد اما سلول های سیلیکنی برای استفاده در سطوح تولید انبوه نسبتا گران هستند. برخی نیمه هادی های دیگر که می توانند به عنوان فیلم های بسیار باریک مورد استفاده قرار گیرند، وارد بازار شده اند اما گرچه نسبت به سیلیکن ارزان تر هستند با این حال تاثیر گذاری آنها با سیلیکن قابل مقایسه نیست.
اما در کنار سایر فناوری هایی که پیش بینی می شود در سال 2007 ظهور پیدا کنند، ترکیب جدیدی ارایه شده است: برخی شیمی دانان فکر می کنند که نقاط کوانتومی که در حقیقت کریستال های بسیار کوچک نیمه هادی بوده و تنها چند نانومتر قطر دارند، می توانند حداقل استفاده از انرژی خورشیدی را از حیث صرف هزینه اولیه در فرآیند کسب و ذخیره سازی انرژی در مقایسه با استفاده از سایر سوخت ها مقرون به صرفه تر کنند.
نقاط کوانتومی با استفاده از اندازه منحصربفردشان از قابلیت های مهمی برای برقراری تعامل نوری با منبع نور برخوردار هستند. در سیلیکن ها، یک فوتون نوری، یک الکترون از مدار اتمی اش رها می سازد. در اواخر دهه 90 میلادی آرتور نوزیک از محققان ارشد آزمایشگاه ملی منابع تجدید پذیرانرژی در کولورادوی آمریکا بر این فرض بود که نقاط کوانتومی مواد خاص نیمه هادی ها می توانند به هنگام برخورد با فوتون های دارای سطح انرژی بالا دو یا بیشتر الکترون آزاد کنند. این فرآیند را در پایانه های فوق بنفش و آبی طیف رنگی نیز مشاهده می کنیم.
در سال 2004 ویکتور کلیموف از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو نخستین اثبات تجربی را ارایه کرد که نشان داد نظریه نوزیک حقیقت دارد. سال بعد از آن وی نشان داد که نقاط کوانتومی به ازای هر فوتون می توانند به هنگام قرار گرفتن در معرض نور ماورای بنفش فوق العاده انرژیک، تا هفت الکترون تولید کنند. تیم تحقیقاتی نوزیک خیلی زود تاثیر شکل گرفته در نقاط کوانومی را که از سایر نیمه هادی ها همچون سولفید سرب نشات گرفته بودند، ثابت کرد.
البته این آزمایشات هنوز به تولید ماده ای مناسب برای استفاده تجاری منجر نشده است اما آنها پیشنهاد می کنند که نقاط کوانتومی روزی می توانند اثرگذاری تبدیل نورخورشید به الکتریسیته را تقویت کنند. زمانی که بتوان نقاط کوانتومی را با استفاده از واکنش های شیمیایی ساده تولید کرد، پس می توان سلول های خورشیدی را نیز با هزینه ای بسیار کمتر تولید کرد. محققان آزمایشگاه نوزیک که هنوزنتایج تحقیقاتشان منتشر نشده است، اخیرا تاثیر فوق الکترونی نقاط کوانتومی ساخته شده از سیلیکن را ثابت کرده اند. استفاده از این نقاط برای استفاده در سلول های خورشیدی در مقایسه با صفحات کریستالی سیلیکنی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، ارزان ترتمام می شوند.
تا به امروز تاثیر فوق الکترونی تنها در نقاط کوانتومی جدا از یکدیگر مشاهده شده است. در حال حاضر مشکل این است که در یک سلول خورشیدی الکترون ها باید از نیمه هادی خارج و به مدار الکتریکی خارجی وارد شوند. برخی از این الکترون ها که در هر سلول نوری رها می شوند به صورت غیرقابل اجتنابی « گم » می شوند که در حقیقت از سوی « حفره های » مثبت واقع در نیمه هادی دوباره گرفته می شوند. در نقاط کوانتومی، این دوباره گرفته شدن بسیار سریعتر از فرآیندی که در قطعات بزرگتر یک نیمه هادی روی می دهد، شکل می گیرد. در این میان بسیاری از الکترون های رها شده بلعیده می شوند!
به هرحال باید پذیرفت که تولید تجاری سلول های خورشیدی نقاط کوانتومی در سال هایی دور صورت خواهد گرفت و باید همچنان متظر ماند.
نظر شما