استفاده از مواد دارای باند گپ بزرگ در پیل‌های خورشیدی

 

یکی از راه‌های افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی، استفاده از مواد دارای باند گپ بزرگ در آنها است. اخیرا پژوهشگران از زوج ZnO/ZnSe به‌صورت نانوسیم برای تولید پیل خورشیدی استفاده کرده‌اند. امکان انجام چنین کاری قبلا به‌صورت نظری اثبات شده بود و این گروه اولین نمونه از این پیل را تولید کردند.

نیمه‌هادی‌های دارای....

نیمه‌هادی‌های دارای باند گپ بزرگ قادر نیستند نور زیادی را در پیل‌های خورشیدی جذب کنند بنابراین ایده استفاده از رنگ‌های سنتز شده روی پیل‌های خورشیدی (DSSC) مطرح شد. DSSC دارای ماده‌ای با باند گپ بزرگ است، این ماده یک مولکول آلی است که روی سطح الکترود متخلخل جذب شده می‌تواند نور را جذب کرده و فرآیند تبدیل نور به جریان آغاز شود. با این حال استفاده از یک ماده دارای باند گپ بزرگ برای پیل‌های خورشیدی کافی نیست. پیش از این ‌به‌صورت نظری نشان داده شده بود که می‌توان دو ماده دارای باند گپ بزرگ را به‌صورت یک نانوسیم کواکسیال درآورد. اخیر یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه زیامن چین و دانشگاه کارولینای جنوبی به‌صورت عملی از دو ماده دارای باند گپ بزرگ استفاده کرده و پیل خورشیدی ساخته‌اند. در این پیل از اکسید روی و سلنید روی استفاده شده است.

هیچ یک از این دو ماده به‌تنهایی قابل استفاده در پیل‌های فتوولتائیک نیست. زمانی که این دو ماده با هم و به‌صورت هسته-پوسته مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌تواند در برابر نوری با تابش 1.6 الکترون ولت، تولید جریان کند. این رقم بسیار کمتر از باند گپ آنها است. دلیل این امر هم‌ترازی انرژی نوع 2 میان دو ماده است. در ابتدا دانشمندان در اندیشه استفاده از زوج GaN/GaP در این نانوسیم بودند اما پس از تحقیقاتی، در سال 2008 به سنتز زوج ZnO/ZnSe پرداختند. به اعتقاد زانگ، از محققان این پروژه، استفاده از یک نانوسیم هسته-پوسته‌ای به‌دلیل اثر به‌دام اندازی نور، می‌تواند جذب نوع 2 را تا میزان قابل توجهی افزایش دهد. او می‌افزاید با این که به‌دلیل مشکلات موجود در اتصالات در نمونه اولیه‌ای که ساخته‌ایم، دستگاه از شرایط ایده‌آل به‌دور است اما راندمان کوانتومی خارجی (EQE) آن در مقایسه با ادوات نانومقیاس دیگر بسیار خوب بوده و از ولتاژ مدار باز مناسبی هم برخوردار است. این ولتاژ 0.7 ولت بوده که بیشترین مقدار در میان ادوات مبتنی بر نانوسیم است. زانگ معتقد است که در میان مواد معدنی، مواد دارای باند گپ بزرگ نظیر سلنید روی و اکسید روی پایدارتر از مواد دارای باند گپ کوچک نظیر تلورید کادمیم، که در پیل‌های خورشیدی لایه نازک استفاده می‌شوند، است. منبع:‌http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=20599.php