استفاده از نانولوله‌های کربنی تک جداره برای ساخت پیل خورشیدی کارا‌تر

به گزارش "برق نيوز" پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر با استفاده از نانولوله‌های کربنی موفق به ساخت نوع جدیدی از پیل‌های سوختی شدند که می‌تواند دو برابر بیشتر از پیل‌های معمولی انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل کند. مواد لایه نازک ولتائیک نسبت به مواد سیلیکونی مورد استفاده در پیل‌های خورشیدی معمولی بهتر هستند به طوری که این مواد سبک‌تر، ارزان‌تر و انعطاف‌پذیر‌تر هستند. تابش نور خورشید موجب تولید الکترون و حفره در این مواد می‌شود. این الکترون‌ و حفره‌ها باید از یکدیگر جدا شوند تا کارایی پیل خورشیدی افزایش یابد.  

 
نانولوله‌های کربنی تک جداره قادرند نور خورشید را در محدوده وسیعی از طول موج مرئی و مادون قرمز جذب کنند، همچنین انتقال حاملین بار در آن‌ها سریع است. با این حال تاکنون این پیل‌ها کارایی بالایی نداشته و در ایجاد ولتاژ و جریان بالا محدودیت داشته‌اند.  
 
این تیم تحقیقاتی با استفاده از نانولوله‌های کربنی تک جداره موفق به ساخت پیل خورشیدی با نرخ تولید الکتریسیته بالا شدند. این پیل‌ها قادرند تا پرتوهای مادون قرمز نزدیک را نیز جذب کنند؛ چیزی که خارج از محدوده توانایی‌ پیل‌هاس فتوولتائیک لایه نازک است. این گروه تحقیقاتی با کنترل سطح تماس میان لایه فعال و زیرلایه‌ای که انتقال حفره از آن انجام می‌شود، موفق به افزایش کارایی این پیل شدند. 


این پیل خورشیدی می‌تواند نگاه‌ها را به سوی پیل‌های خورشیدی مبتنی بر کربن جلب کند؛ حوزه‌ای که طی سال‌های اخیر چندان توجهی به آن نشده است. در این پیل خورشیدی از چند لایه مختلف استفاده شده است که هر یک می‌تواند طول موج ویژه‌ای از نور خورشید را جذب کند. برای مثال لایه سطحی این پیل می‌تواند فوتون‌های با انرژی بالا را جذب کند؛ لایه‌ای که باندگپ بزرگی دارد.

این در حالی است که فوتون‌های کم انرژی که فراوانی بیشتری دارند توسط لایه پشتی با باندگپ کوچک‌تر جذب می‌شوند. این گروه با استفاده از راهبرد چندلایه توانستند کارایی پیل خورشیدی را به ۴۲ درصد برسانند که نسبت به ۳۰ درصد پیل‌های معمولی، رشد قابل توجهی محسوب می‌شود.  
 
این گروه در حال حاضر درصدد بهبود کارایی این پیل خورشیدی مبتنی بر نانولوله کربنی هستند.  نتایج این پژوهش در نشریه «Nano Letters» به چاپ رسیده است.