اکسیژن حیات جدیدی به سلول‌های خورشیدی می‌دهد

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان استرالیا و ایالات متحده در همکاری مشترک توانسته‌اند با استفاده از اکسیژن نور کم‌انرژی را به نور پرانرژی قابل استفاده در سلول‌های خورشیدی تبدیل کنند. این رویکرد هنوز در مراحل اولیه بوده و نیازمند تحقیق بیشتر برای تجاری‌سازی است، با این حال، ایده آن بسیار امیدوارکننده است.

پروفسور اشمیت از دانشگاه سیدنی توضیح می‌دهد: «نور مرئی تنها انرژی خورشید نیست. طیف نور خورشید بسیار گسترده است، از جمله نور فروسرخ که ما را گرم می‌کند یا طیف فرابنفش که پوست را می‌سوزاند.»

بیشتر سلول‌های خورشیدی، دوربین‌های شارژی و فوتودیود‌های سیلیکونی (نیمه‌رسانا‌هایی که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند) نمی‌توانند به نور کم‌انرژی‌تر از فروسروخ نزدیک پاسخ بدهند. پس برخی از قسمت‌های طیف نوری خورشید با دستگاه‌های امروزی ما قابل استفاده نیستند.

یک راهبرد برای افزایش گستره حساسیت این دستگاه‌ها و به‌خصوص سلول‌های خورشیدی، تبدیل نور کم‌انرژی به نور پرانرژی و قابل رویت است که می‌تواند سیلیکون را برانگیخته کند.

اشمیت می‌گوید: یکی از راهکار‌های عملی کردن این ایده، گرفتن فوتون‌های کم‌انرژی نور و چسباندن آن‌ها به یکدیگر است. این راهکار با تعامل برانگیختگی‌ها (حالت‌های حدی و حفره‌های الکترونی که می‌تواند انرژی را بدون جابجایی بارالکتریکی خالص منتقل کنند) در مولکول‌‌‌های آلی می‌تواند صورت بگیرد.

تاکنون این امر فراتر از شکاف نوار سیلیکونی محقق نشده است. این حداقل انرژی است که برای برانگیختگی الکترون در سیلیکون و رسانایی نیاز است. با این حال، محققان این چالش را با استفاده از اکسیژن حل کرده‌اند.

محققان از نقاط کوانتومی نیمه‌رسانا (کریستال‌های نانویی) و مولکول اکسیژن برای جذب نور کم‌انرژی و انتقال نور به مولکول‌های آلی استفاده کردند. معمولا اکسیژن برای برانگیختکی مولکولی مناسب نیست، اما در انرژی‌های پایین نقش متفاوتی ایفا می‌کند. اکسیژن می‌تواند بعنوان یک واسطه به مولکول‌های آلی اجازه دهد تا نور مرئی را بالاتر از شکاف نوار سیلیکونی ساطع کند.

 

با این وجود بازده همچنان پایین‌تر از سطح انتظار محققان است، اما راهبرد‌هایی برای بهبود این امر در آینده‌ای نزدیک وجود دارد. این راهبرد تنها یک ایده اولیه است و برای ساخت سلول‌های خورشیدی و تجاری‌سازی‌ آن‌ها مواد بیشتری نیاز است.

نویسنده اصلی مقاله الهام قلی زاده، درباره پتاسیل این راهبرد برای ایجاد تاثیر مثبت و سریع بسیار خوشبین است. او معتقد است استفاده از این راهبرد بعنوان اولین روش در این زمینه چالش‌های زیادی دارد، اما محققان بسیار امیدوار هستند که راندمان آن را بهبود بخشیده و از اکسیژن برای انتقال انرژی استفاده کنند.