خلية شمسية من مخروط نانوي ثلاثي الأبعاد، لزيادة الكفاءة

خلية شمسية من مخروط نانوي ثلاثي الأبعاد، لزيادة الكفاءة

3-D nanocone solar cell technology cranks up efficiency

خلية شمسية مرتكزة على مخروط نانوي تتكون من n-type من المخاريط النانوية، و p-type من المصفوفات، أكاسيد موصلة شفافة (TCO) وطبقة سفلية من الزجاج.

أمل باسم المركز العلمي للترجمة: بانتاج الخلية الشمسية المرتكزة على مخروط نانوي ثلاثي الابعاد، استطاع فريق بقيادة أن يعزز كفاءة تحويل الضوء إلى طاقة للخلايا الضوئية بما يقارب 80%.

هذه التكنولوجيا استطاعت ان تتغلب على مشكلة الضعف في نقل الشحنات المتولدة بواسطة فوتونات الطاقة الشمسية. هذه الشحنات … الالكترونات السالبة والفجوات الموجبة … أصبحت محاصرة من معظم المواد وواجهاتها وضعف الاداء.

وقد قال Xu – العضو في ORNL’s Chemical Sciences Division-: “لحل مشاكل الانحباس والتي تقلل من كفاءة الخلية الشمسية، قمنا بانتاج خلية شمسية مرتكزة على مخروط نانوي، الطريقة المبتكرة لتجميع هذه الخلايا وقد أظهرت تحسن في كفاءة جمع الشحنات”.

ويتكون البنية الشمسية الجديدة من n-type من المخاريط النانوية محاطة ب p-type من أشباه الموصلات. وصنعت n-type من المخاريط النانوية من أكسيد الزنك وتقوم بدور اطار االتوصيل وموصل الالكترون. اما مصفوفة p-type فقد صنعت من cadmium telluride عديد التبلور ويقوم بدور الوسط الماص للفوتون الاولي وموصل للفجوات.

وبهدا التوصل على نطاق المختبر، فقد استطاع Xu وزملاؤه من الحصول على كفاءة تحويل الضوء إلى طاقة تصل على 3.2% مقارنة ب 1.8% من التركيب المستوي لنفس المواد.

وقد اضاف Xu: “لقد صممنا التركيب ثلاثي الابعاد لنحقق توزيع فعلي للمجال الكهربائي والذي يعزز كفاءة نقل الشحنة ويعطي كفاءة عالية في تحويل الطاقة من ضوء الشمس إلى كهرباء”.

وتشمل السمات الرئيسية للمادة الشمسية على خصائصها الفريدة في توزيع المجال الكهربائي والذي يحقق كاءة في نقل الشحنة؛ وأن تجميع المخاريط النانوية يعد طريقة غير مكلفة: والتقليل من العيوب والفراغت في أشباه الموصلات. وهذا الاخير يحقق تعزيز في الخصائص البصرية و الكهربائية في تحويل الفوتونات الشمسية إلى كهرباء.

وبسبب كفاءة نقل الشحنة، فإن الخلية الشمسية الجديدة يمكن أن تحمل مواد معيبة وتقلل تكاليف انتاج الجيل القادم من الخلايا الشمسية.

حيث قال Xu: “إن المفهوم الأهم من وراء اختراعنا هو ان شكل المخروط النانوي يولد مجال كهربي عالٍ بالقرب من طرف التوصيل، كفاءة فصل، توصيل وجمع حاملات قليلة، الناتجة في كفاءة اعلى من تلك في الخلية المستوية المصنوعة من نفس المواد”.

البحث الذي يشكل الأساس لهذه التقنية تمت الموافقة عليه هذا العام في مؤتمر Institute of Electrical and Electronics Engineers المتخصص في الكهروضوئية وسوف ينشر في IEEE Proceedings. وهذه الورقات بعنوان Efficient Charge Transport in Nanocone Tip-Film Solar Cells” and “Nanojunction solar cells based on polycrystalline CdTe films grown on ZnO nanocones.”

رابط الخبر الأصلي

http://www.physorg.com/news/2011-04-d-nanocone-solar-cell-technology.html

تمت الترجمة بواسطة أ./ أمل باسم

المركز العلمي للترجمة