جذب نور بیشتر توسط سلول‌های خورشیدی

بخشی از دستیابی به فناوریهای مرتبط با انرژی خورشیدی به بهینه کردن سلولهای خورشیدی مربوط می شود که در این زمینه نیز محققان بسیاری در کشورمان فعالیت می کنند تا با ارائه نوآوری راندمان این سلول ها را افزایش دهند.

به گزارش تاسیسات نیوز، از جمله این راهکارها می توان به استفاده از موادی با توانایی جذب بالا به عنوان ماده فعال سلول و همچنین ساختارهای مختلف مبتنی بر نانوساختارها از جمله کریستال های فوتونی، ذرات پلاسمونی جهت افزایش جذب اشاره کرد.

برای کاهش مصرف انرژی لازم است که تحقیقات موثر و هدفمندی در این زمینه انجام شود. با این هدف محققان دانشگاه شهید رجایی با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی «طراحی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی با بازده بالا مبتنی بر نانوساختارها» را انجام دادند.

در این طرح تمرکز اصلی روی افزایش بازدهی و بهبود جذب در سلول زیرین است.

بدین صورت که اگر از لایه ای نازک به عنوان لایه فعال استفاده شود، میزان زیادی از فوتون های با طول موج بلند بدون جذب از آن عبور کرده و از سلول خارج می شوند بنابراین باید روشی برای بهبود جذب در زیر سلول پایینی ارائه شود.

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.

در طی چند دهه گذشته، پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در مطالعه رفتار نور در مقیاس نانو به‌دست آمده است.

این پیشرفت‌ها در تمام زمینه‌ها از جمله نانوساختارهای مبتنی بر فوتونیک و پلاسمونیک بوده است.

سلول‌های خورشیدی با ساختارهای لایه نازک تک‌پیوندی 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.

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.