اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم در سلول‌های خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت .
فرآیندی که در دانشگاه King Abdullah University of Science and Technology ( KAUST ) برای رسوب گذاری فیلم‌های بسیار نازک و یکنواخت توسعه یافته است ، می‌تواند تولید سلول‌های خورشیدی پایدار را بر اساس فناوری نقاط کوانتومی تسهیل کند ( اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم ).
نقاط کوانتومی کلوئیدی ، ذرات ریز نیمه هادی هستند که می‌توانند نور را در طیف وسیعی از طول موج‌ها جذب کنند . از آنجا که مخلوط شدن این نقاط در حلال‌های مایع آسان است ، محققان از آن‌ها به عنوان ” جوهرهای خورشیدی ( Solar inks ) ” استفاده کرده‌اند . این جوهرها می‌تواند روی ورق‌های پلاستیکی خم شونده چاپ شوند . با این حال ، نمونه‌های اولیه نشان داد که قرار گرفتن در معرض هوا و اشعه ماورابنفش ، قابلیت سلول خورشیدی را برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته کاهش می‌دهد . شکل ۱ یک نقطه کوانتومی سولفید سرب با لیگاندهای سطح زنجیره بلند را نمایش می‌دهد .
اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم
جزئیات خبر اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم
احمد کرمانی از KAUST می‌گوید : ” قبل از سال ۲۰۱۴ ، سلول‌های خورشیدی دارای نقاط کوانتومی کلوئیدی بسیار ناپایدار بودند و نمی‌توانستند در خارج از یک محیط حاوی نیتروژن کنترل شده ، بصورت پایدار باقی بمانند . با توسعه فنون جدیدی که هم پایداری سلول خورشیدی و هم بازده تبدیل الکتریسته را بهبود می‌بخشد ، این وضعیت تغییر یافت . “
در سلول‌های خورشیدی نقطه کوانتومی جدید ، ذرات ریز بین دو فیلم ( که بعنوان لایه‌های انتقال دهنده الکترون یا حفره شناخته می‌شوند ) قرار می‌گیرند . این پوشش‌ها برای استخراج سریع بارهای منفی یا مثبت تولید شده توسط نقاط Photoexcited در یک مدار خارجی ، طراحی شده‌اند . علاوه بر این ، این لایه‌ها محافظت لازم را در برابر عناصر خارجی ایجاد می‌کنند .
کرمانی و همکارانش ( محققان پژوهش اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم ) دریافتند که کاهش اندازه لایه انتقال دهنده الکترون می‌تواند عملکرد سلول خورشیدی نقطه کوانتومی را افزایش دهد . این لایه‌ها اغلب شامل مواد حساس به اشعه ماورابنفش مانند اکسید روی هستند و معمولا بدلیل جلوگیری از ایجاد نواقصی که ممکن است باعث خرابی سلول خورشیدی شود ، دارای ضخامت بیشتر از ۱۰۰ نانومتر هستند . در مقابل ، فیلم‌های نازک تر از مرغوبیت بیشتری برخوردار هستند ؛ چرا که می‌توانند الکترون‌های تولید شده با نور را با سرعت بیشتری استخراج کنند .
روش انجام پژوهش اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم
تیم KAUST یک تکنیک دو مرحله‌ای را برای تولید فیلم‌های یکنواخت فوق نازک با هدف جمع آوری موثر الکترون ، توسعه داده است .
در ابتدا ، این فیلم‌ها بعنوان یک پوشش اکسید ایندیوم در یک الکترود شفاف رسوب کردند تا رشد یک فیلم بسیار منظم را تقویت کند . سپس یک رسوب ثانویه از اکسید روی ، تنها با ۲۰ نانو متر ارتفاع ، باعث بسته شدن عیوب متخلخل شده و یک فصل مشترک بسیار یکنواختی را ایجاد می‌کند . شکل ۲ شماتیکی از سلول خورشیدی با یک لایه انتقال الکترون اکسید روی ضخیم ( سمت چپ ) و یک سلول خورشیدی با لایه انتقال فوق نازک پایدار توسعه یافته در این کار ( سمت راست ) را نشان می‌دهد .
روش انجام پژوهش اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم
کرمانی ( محقق پژوهش اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم ) می‌گوید : ” در ابتدا ، ما بدلیل بی نظمی‌های سطح با قابلیت تکرار دستگاه ( سلول خورشیدی ) دست و پنجه نرم می‌کردیم . علاوه بر این دریافتیم که فیلم‌های فوق نازک بهتر به زیرلایه می‌چسبند . ما با بهینه سازی غلظت محلول‌ها ، تنش‌های مکانیکی را برای ساخت فیلم‌های بسیار مسطح برطرف کردیم ” . مقایسه با یک دستگاه کنترل نشان داد که لایه فوق نازک انتقال الکترون به اندازه یک فیلم اکسید روی ضخیم‌تر ، کارآمد است . با کمال تعجب ، مخلوطی از اکسیدهای روی و ایندیم در سلول خورشیدی جدید ، ماندگاری آن ، پایداری عملیاتی و تلورانس اشعه ماورابنفش را طولانی کرد – مزایایی که تیم تا حدی به انتقال نوری افزایش یافته در سلول خورشیدی نسبت می‌دهند .
خلاصه خبر اثر ماندگاری فتوولتائیک‌های نقاط کوانتوم
تولید سلول‌های خورشیدی پایدار بر اساس تکنولوژی نقاط کوانتوم توسط یک تیم در دانشگاه KAUST انجام شد . استفاده از فیلم‌های اکسیدی ایندیم و روی در سلول‌های خورشیدی باعث افزایش ماندگاری در آن‌ها شد .
منبع خبر : سایت www. phys.org
تاریخ انتشار خبر : ۷مهر ماه ۱۳۹۹
کد خبر : ۵۴۵
