دانشمندان در آمریکا جذب نور خورشید توسط سلول های خورشیدی را با ساخت سیم های نامرئی فلزی کوچکی که در  سلول خورشیدی قرار دارد، افزایش دادند.سلول های خورشیدی معمولی پنل هایی هستند که در آنها  شبکه ای از سیم های مشبک قرار گرفته که وظیفه رسانش الکتریکی انرژی جذب شده را دارند. با وجود این که حضور سیم ها برای ایجاد رسانش الکتریکی الزامی است اما، متاسفانه این سیم ها مانع جذب انرژی خورشید توسط پنل می شوند و سبب کاهش  ۱۰ تا ۱۵ درصدی جذب انرژی توسط پنل می شود!!!

کاش می شد این سیم ها رو نامرئی کرد…!

دانشمندان  نشان دادن که این امر امکان پذیر است…!

Vijay Narasimhan که یکی از این دانشمندان از دانشگاه Stanford است، می گوید:

“با استفاده کردن از نانوتکنولوژی ما توانستیم در یک روش جدید سطح تماس فلزی (سیم های مشبک) را از دید نور خورشید پنهان کنیم. این روش باعث بهبود چشم گیر راندمان پنل و همین طور کاهش هزینه ساخت پنل خورشیدی شد. “

روش ابداعی تیم تحقیقاتی بدین صورت است که فیلم نازکی از طلا با  ضخامت ۱۶ نانومتر  بر روی صفحه سیلیکونی قرار بگیرد. بر روی فیلم طلا سوراخ هایی منظم در ابعاد نانو ایجاد شده است، این سوراخ ها آنقدر کوچک هستند  که آنچه با چشم دیده می شود یک صفحه براق از آیینه طلایی است. در صفحه سیلیکونی که مسئولیت جذب نور خورشید را دارند نانوستون ها سیلیکونی ایجاد شده که از این سوراخ ها عبور کنند و در نهایت فیلم طلا و نانوستون ها با یکدیگر فیت شوند. اما چگونه؟َ!

Thomas Hyml، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می گوید:
” ما سیلیکون و فیلم طلا سوراخ شده را باهم در هیدروفلورئیک اسید و آب اکسیژنه فرو بردیم فرو بردیم و بلافاصله فیلم طلا شروع به قرار گرفتن در بستر سیلیکون کرد و نانوستون های سیلیکون از سوراخ های فیلم طلا بیرون آمدند.
پس از چند ثانیه ستون های سیلیکون تا ارتفاع ۳۳۰ نانومتر بالا آمدند و سطح براق طلایی را به رنگ قرمز تیره تغییر دادند. این تغییر رنگ دارماتیک نشان داد که فلز دیگر انعکاس نور ندارد. ”

نکته ای که در اینجا خود نمایی می کند فیلم طلایی که برای منظور رسانش الکتریکی استفاده شده است در سایه نانوستون های سیلیکون قرار می گیرد و تقریبا ناپدید می شوند، پس فرقی ندارد که از چه فلزی به عنوان فیلم استفاده شود.

Thomas Hyml ، نانوستون ها را  با صافی سینک آشپزخانه مقایسه کرده است.
” وقتی شیر آب را باز می کنید همه آب از صافی عبور نمی کند، اما اگر یک قیف کوچک در بالای هر سوراخ قرار دهید، بیشتر آب بدون مشکل از صافی عبور می کند. و این کاری است که سازه ما انجام می دهد: نانوستون ها مانند قیف عمل می کنند، نور را می گیرند و به سمت ماده سیلیکونی که هدایت می کنند. “

طبق مقاله منتشر شده، این تکنولوژی می تواند راندمان سلول های خورشیدی معمولی را از ۲۰ تا ۲۲ درصد افزایش دهد که یک افزایش چشم گیر خواهد بود.
تیم تحقیقاتی تصمیم دارد که طراحی را بر روی یک مدل عملی سلول خورشیدی آزمایش کند و راندمان آن را در شرایط واقعی ارزیابی کند.

برای اطلاعات بیشتر : Vijay K. Narasimhan et al. Hybrid Metal–Semiconductor Nanostructure for Ultrahigh Optical Absorption and Low Electrical Resistance at Optoelectronic Interfaces, ACS Nano (2015). DOI: 10.1021/acsnano.5b04034