الأسلاك النانوية قد تكون الحل لأداء عالي للخلايا الشمسية

Nanowires could be solution for high performance solar cells

في الاسفل خلية شمسية صنعت من مصفوفة من الاسلاك النانوية

المركز العلمي للترجمة: المجموعة البحثية برئاسة مهندس الكمبيوتر والكهرباء البروفيسور Xiuling Li طور تقنية لدمج اسلاك نانوية شبه موصلة على شريحة سليكون، ونتائج البحث نشرت في مجلة journal Nano Letters العلمية المحكمة

أشباه الموصلات في المجموعة III-V تعتبر مهمة ولها تطبيقات واسعة في مجال تحويل الضوء إلى كهرباء وبالعكس، مثل الخلايا الشمسية أو الليزرات. ولكن المشكلة هي ان هذه المواد لا تندمج على شريحة السليكون، وهذه تعتبر مشكلة لان السليكون هو المادة الأساسية لهذه الأجهزة. كل مادة لها مسافة محددة بين الذرات في البلورة تعرف باسم ثابت الشبكة البلورية lattice constant.

يقول البروفيسور Xiuling Li التحدي الأكبر هو ان أشباه الموصلات III-V والسليكون ليس لهما نفس ثابت الشبكة البلورية. ويضيف انهما لا يترتبوا فوق بعضهم البعض بشكل مباشر بدون حدوث انحرافات، وهذه تسبب حدوث شقوق على المستوى الذري.

عندما لا يكمن ترتيب الشبكات البلورية يحدث عدم توافق بين المواد. ويقوم الباحثون عادة بترسيب مواد III-V على سطح شريحة سليكون في صورة فيلم رقيق، ولكن عدم التوافق يتسبب في حدوث إجهاد ويتسبب في حدوث عيوب وتراجع في جودة الفيلم مما ينعكس سلبيا على اداء الجهاز.

بدلا من الفيلم الرقيق، تمكن الفريق البحثي من ترسيب حزمة من الأسلاك النانوية من مواد المجموعة III-V وكانت مرتبة بشكل أفقي على شريحة السليكون.

يقول البروفيسور Xiuling Li الشكل الهندسي للأسلاك النانوية يقدم حرية كبيرة من ناحية قيود توافق الشبكة البلورية من خلال التخلص من عدم التوافق والتخلص من الإجهاد ومشاكله على الشبكة البلورية.

وجد العلماء الظروف المناسبة لنمو الأسلاك النانوية من مركبات عديدة من أشباه موصلات المجموعة II-V مثل الانديم والجاليم ارسنيد. الطريقة تتمتع بمزايا طرق ترسيب الأفلام الرقيقة بالإضافة إلى عدم الحاجة للمعالجة الحرارية وإجراء النقش والتشكيل على شريحة السليكون او البلورات المعدنية والتي تكون في العادة ضرورية في مثل هذه التفاعلات.

كما ان الأسلاك النانوية تلك توفر فوائد كثيرة لاداء الخلايا الشمسية من خلال امتصاص اكبر للضوء. كما ان الأسلاك النانوية يستخدم مادة اقل من المادة المستخدمة في الافلام الرقيقة وهذا سوف يقلل التكلفة.

يعتقد البروفيسور Xiuling Li ان طريقة الأسلاك النانوية يمكن تطبيقها بشكل واسع على أشباه الموصلات الأخرى، وهذا سوف يمكن من استخدامها في تطبيقات أخرى تعاني من مشكلة عدم توافق الشبكة البلورية. ويعمل البروفيسور Xiuling Li وفريقه على تطوير خلايا شمسية اكثر كفاءة واعلى جودة بالاعتماد على الأسلاك النانوية.

المصدر:

http://www.physorg.com/news/2011-11-nanowires-solution-high-solar-cells.html