سایت خبری تحلیلی کسب و کار استارت آپ | کارآفرینی | دانش بنیان | اقتصاد
به گزارش کسب و کار نیوز، با توجه به اهمیت انرژی‌های تجدیدپذیر در تامین انرژی، محققان بسیاری بر روی سلول‌های خورشیدی در حال تحقیق هستند تا با ارائه نوآوری، راندمان این سلول‌ها را افزایش دهند؛ چراکه سلول‌های خورشیدی توانایی جذب تمام نور فرودی خورشید بر سطح زمین را ندارند.
بنابراین باید راهکارهایی برای افزایش بیشتر جذب نوری آنها اندیشیده شود. از جمله این راهکارها استفاده از موادی با توانایی جذب بالا به عنوان ماده فعال سلول و همچنین ساختارهای مختلف مبتنی بر نانوساختارها از جمله کریستال‌های فوتونی، ذرات پلاسمونی جهت افزایش جذب اشاره کرد.
در این راستا محققان دانشگاه شهید رجایی با حمایت صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران طراحی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی با بازده بالا مبتنی بر نانوساختارها را اجرایی کردند.
در حال حاضر با وجود پیشرفت‌های قابل ملاحظه در سلول‌های خورشیدی لایه نازک هنوز این ساختارها به حد بازدهی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی نرسیده‌اند. بنابراین در این طرح تمرکز اصلی بر افزایش بازدهی و بهبود جذب در سلول زیرین است. به این صورت که اگر از لایه‌ای نازک به عنوان لایه فعال استفاده شود، میزان زیادی از فوتون‌های با طول موج بلند بدون جذب از آن عبور کرده و از سلول خارج می‌شوند. بنابراین باید روشی برای بهبود جذب در زیر سلول پایینی ارائه شود.
همچنین در صورت قرار گرفتن باندهای میانی داخل زیر سلول پایینی امکان جذب فوتون‌های با انرژی زیر شکاف باند افزایش یافته و امکان قرار دادن ماده‌ای با شکاف باند بالاتر از سیلیکون برای نزدیک شدن به زیرباندهای بهینه برای IBSC به وجود می‌آید. در این ساختار اولا می‌توان ولتاژ مدار باز را در حالی که جریان به واسطه استفاده از باند میانی بهبود می‌یابد، در مقدار بالایی حفظ کرد و بعد آنکه می‌توان با استفاده از دو زیر سلول، یک سلول با چهار شکاف باند ایجاد کرد.
برای حل مشکل جذب در این سلول‌ها، نانوساختارها پیشنهاد شده‌اند. قرار دادن نانوساختارها با الگوهای مشخص در لایه فعال سلول خورشیدی نور را در زوایای بزرگتری به داخل سلول پراکنده می‌کند.
یکی از مزیت‌های استفاده از پلاسمون‌های سطحی توانایی آنها در تولید میدان الکترومغناطیسی قوی است که در فصل مشترک فلز و دی الکتریک به وجود می‌آید. نانو ذرات فلزی تشدیدهای پلاسمون سطحی محلی را به وجود آورده و توانایی کنترل نور در مقیاس نانو را دارند.
سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، به هزینه بالایی برای تولید نیاز دارند و از موادی با ضخامت حدود ۲۰۰ میکرون برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته استفاده می‌کنند. بنابراین برای کاهش هزینه، سلول‌های خورشیدی لایه نازک با ضخامت ۱۰۰ تا ۳۰۰۰ نانومتر پیشنهاد شده‌اند.
سلول‌های خورشیدی با ساختارهای لایه نازک تک پیوندی یا چندپیوندی بهبود قابل توجهی را در بازدهی سبب می‌شوند. در این طرح، از موادی با قابلیت جذب بالا در یک ساختار پشت‌سرهم یا چندپیوندی استفاده شده است. همچنین ساختارهای پلاسمونی جهت حبس نور در ساختار معرفی شده و داخل سلول قرار می‌گیرند.
بر اساس اعلام ستاد نانو، از اهداف طرح می‌توان به طراحی ساختاری مناسب برای جذب قسمت اعظم نور فرودی بر سلول، استفاده از ماده‌ای مناسب در لایه فعال سلول، استفاده از نانوساختارهایی که نور فرودی بر سلول را در داخل ساختار حبس کنند تا زمانی‌که فرآیند جذب رخ دهد، اشاره کرد.
انتهای پیام
