۱۳ فوریه‌‌ی ۲۰۱۲ -- پژوهشگران در امریکا گزارش کرده‌اند که راه جدیدی برای افزایش جذب نوردر لایه‌های نازک ِ یاخته‌های خورشیدی پیدا کرده‌اند. این روش‌ جدید بر مُدهای "دالان نجوا[1]" متکی‌ست که نور را درون پوسته‌های نازک سیلیسیوم به دام می‌اندازند. حاصل کار می‌تواند ابزارهای نورولتایی[2]‌ با بازدهی بیشتر باشد.

نانوبلورهای سیلیسیوم برای ساخت ابزار نورولتایی بسیار مناسبند زیرا به‌خوبی الکتریسیته را هدایت می‌کنند و می‌توانند بدون این‌که آسیب ببینند نور شدید خورشید را تحمل کنند. اما مشکل این است که سیلیسیوم نور را خوب جذب نمی‌کند.. برای افزایش میزان جذب نور باید سیلیسیوم را لایه‌لایه کرد که هم زمان‌ می‌برد و هم پرهزینه است.

اینک یی کویی[3] و همکارانش در دانشگاه استنفورد نشان داده‌اند که نانوپوسته‌های سیلیسیومی راه ساده‌تر و سریع‌تر برای ساخت یاخته‌های خورشیدی‌‌ست. کاواک درون چنین ساختاری نور را در مد "دالان نجوا" حبس می کند. در چنین مدی نور در بسامدهای تشدیدی دقیقی در نتیجه ی بازتاب درونی کامل در لبه ی کاواک دور می گردد. کویی توضیح می دهد که "در عمل نور در این پوسته های توخالی به دام می افتد و مدام دور می گردد به جای آن که عبور کند و این برای کاربردهای نوری بسیار مطلوب است زیرا هرچه نور بیشتر در ماده بماند جذب آن هم بهتر می شود."

گوی‌های سیلیکا
برای ساخت این نانوپوسته‌ها پژوهشگران نخست گوی‌های سیلیکا در اندازه‌های ۵۰ نانومتر ساختند و روی سطحش لایه‌ئی سیلیسیوم نشاندند  سپس با استفاده از هیدروفلوئوریک‌اسید بخش شیشه‌ای‌ی درونی‌ را حل کردند. اسید لایه‌ی سیلیسیوم را نمی‌خورد و به‌این ترتیب پوسته‌ ای سیلیسیومی ساخته می‌شود که به نور حساس است.

این نانوپوسته‌ها را می‌توان طی‌ی چند دقیقه ساخت. در مقایسه برای نشاندن لایه‌ی تخت نانوبلور سیلیسیوم به ضخامت یک میکرون که همان اندازه نور را جذب کند چند ساعت وقت لازم است. طیف جذب نانوپوسته‌ها نیز از طیف جذب لایه‌ی تخت سیلیسیوم گسترده‌تر است.

و ماجرا تازه همین جا ختم نمی‌شود:  طبق گفته ی کویی و همکارانش در مقایسه با لایه ی تخت سیلیسیوم به مقدار بسیار کمتری --حدود 5% آن-- ماده برای ساخت نانوپوسته لازم است. واضح است که چنین خصوصیتی هزینه های ساخت را پایین می آورد. " اگر به افق پیش رو بنگریم، این که به میزان بسیار کمتری ماده برای ساخت نانوپوسته نیازاست ممکن است به هنگام تولید انواع دیگر سلول های لایه-نازکی به کار آید، مخصوصا آن ها که از مواد نادر و گرانتر مثل تلوریم و ایندیم استفاده می کنند،"چنان که کویی به physicsworld.com گفت.

کاربردهای جدید
این نانوپوسته‌ها حساسیت چندانی هم نسبت به زاویه‌ی فرودی نور ندارند و لایه‌های این نانوپوسته‌ها را می‌توان خم کرد و پیچاند بی آن‌که آسیب ببینند. کویی می افزاید که "همه‌ی این‌ها ممکن است منجر به مجموعه ای از کاربردها در وضعیت‌ها‌ئی شود که نورگیری‌ بهینه از خورشید همیشه ممکن نیست. مثلاً می توانید بادبان‌های نورولتایی را در دریاهای قطبی و یا لباس‌های نورولتایی را برای کوه‌نوردی تصور کنید."

پژوهشگران محاسبات نظری‌ دقیقی را برای این نانوپوسته‌ها کامل کرده اند و اینک مشغول ساخت یاخته‌های واقعی هستند. کویی این را هم آشکار می کند که " ما در حال کاوش در این ساختارها هستیم تا ببینیم آیا می توان از آن ها در کاربردهای دیگری نیز سود جست، از جمله سوخت های خورشیدی و آشکارسازهای خورشیدی." این پژوهش در نشریه‌ی علم ارتباطات نیچر گزارش شده است.

در باره‌ی نویسنده: بِل دومِه نویسنده و ویراستار وبگاه nanotechweb.org است.

منبع:

Nanoshells could boost photovoltaics

physicsworld.com, 13 February 2012

http://physicsworld.com/cws/article/news/48629