موفقیت محققان در افزایش کارایی پیل‌ خورشیدی چند اتصالی لایه‌ نازک

[ERF@N]

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه شیکاگو موفق به ساخت پیل خورشیدی چند اتصالی با کارایی تقریبا 44 درصدی شده‌ است که می‌توان از آن برای ساخت ادوات فتوولتائیک ارزان قیمت استفاده کرد.

پیل‌های خورشیدی چند اتصالی عملکرد بهتری نسبت به پیل‌های تک اتصالی دارند، به طوری که کارایی آنها می‌تواند تا 44 درصد برسد، در حالی که پیل‌های تک اتصالی کارایی 29 درصدی دارند. همان‌طور که از نام‌شان پیداست، پیل‌های چند اتصالی از اتصال چندین ماده‌ی مختلف بوجود می‌آیند؛ هر یک از این ترکیبات قادرند طول موج متفاوتی را جذب کنند. برای مثال ماده‌ی فوقانی پیل می‌تواند فوتون‌های پرانرژی را جذب کند، در حالی که فوتون‌های کم انرژی که فراوانی بیشتری دارند، توسط ماده‌ای با باند گپ کوچک‌تر که در پشت پیل قرار دارد، جذب می‌شود.

بیشتر سل‌های این پیل‌ها، حاوی لایه‌ی میان شفاف کارایی است که میان دو ماده به‌ صورت ساندویچی قرار گرفته است. این لایه‌ها می‌توانند الکترون و حفره را ایجاد کرده و بدون نوترکیبی آنها را به منبع ذخیره ارسال کنند.

مشکل پیل‌های چند اتصالی این است که به سختی می‌توان آن‌ها را توسعه داد، زیرا شبکه بلوری دو ماده باید با هم منطبق شوند که این کار با افزایش تعداد اتصالات، چالش برانگیز خواهد بود. علاوه‌ بر این، طراحی‌های رایج به شکلی است که خروجی‌های هر اتصال نیز باید با دیگری منطبق باشد.

هرچند محققان تلاش کردند تا با استفاده از روش‌های مختلف نظیر اتصال فیزیکی ویفرها، چسب‌های آلی عایق و چندلایه‌های ضد انعکاس این مشکل را رفع کنند، اما هیچ یک از این روش‌ها به‌ صورت عملی مشکل را حل نکرده است.

به تازگی یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه شیکاگو موفق به حل این مشکل شده است. جان روژر، رهبر این تیم می‌گوید: ما موفق به ساخت پیل خورشیدی چند اتصالی با کارایی 43.9 درصد شدیم که این مقدار تاکنون در جایی به‌ دست نیامده است.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از اچ کردن ماده‌ی اولیه که به‌ صورت اپیتاکسیال رشد کرده است، موفق به ساخت پیل خورشیدی شدند. لایه‌های نازک ایجاد شده توسط این گروه با استفاده از یک استامپ چاپی روی محل مورد نظر قرار داده شد تا چند لایه‌ها روی هم قرار گرفته و در نهایت یک پیل خورشیدی چند اتصالی ایجاد شود.