دانشمندان استرالیا و ایالات متحده توانسته اند نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کنند که می توانند توسط سلول های خورشیدی، با روش جدیدی به وسیله اکسیژن به عنوان ماده مخفی فرایند جذب شوند. نتایج این تحقیق امروز در مجله نیچر فوتونیکس (Nature Photonics) منتشر شده است.

دانشمندان استرالیا و ایالات متحده توانسته اند نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کنند که می توانند توسط سلول های خورشیدی،  با روش جدیدی به وسیله اکسیژن به عنوان ماده مخفی فرایند جذب شوند. نتایج این تحقیق امروز در مجله نیچر فوتونیکس (Nature Photonics) منتشر شده است.

پروفسور تیم اشمیت از نویسندگان ارشد مرکز ARC در دانشگاه UNSW سیدنی می گوید: در حالی که کارآیی این رویکرد نسبتاً کم بوده و کار بیشتری برای دستیابی به مقیاس تجارتی این فناوری مورد نیاز است، اما تحقیقات ما موید یک پیشرفت عالی تاکنون است که می تواند برای مطالعات آینده نوید بخش باشد.

پروفسور اشمیت توضیح می دهد: انرژی ناشی از خورشید فقط نور مرئی نیست. طیف گسترده ای است که شامل نور مادون قرمز که به ما گرما می بخشد و ماوراء بنفش که می تواند پوست ما را بسوزاند، می شود.

اکثر سلولهای خورشیدی ، دوربین های دارای قسمت شارژ همراه (CCD) و فوتودیودها (یک نیمه رسانا که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می کند) از سیلیکون ساخته شده اند، که نمی تواند به نور کم انرژی تر از مادون قرمز پاسخ دهد.

این بدان معناست که برخی از بخش های طیف نور توسط بسیاری از دستگاه ها و فناوری های فعلی ما استفاده نشده است. برای گسترش دامنه حساسیت این دستگاه ها و افزایش کارآیی بالقوه سلول های خورشیدی ، یکی از راهکارهای تقویت نور، تبدیل نور کم انرژی به نور پر انرژی تر و قابل رویت است که می تواند سیلیکون را تحریک کند. یک راه برای انجام این کار گرفتن چندین فوتون انرژی کوچکتر از نور و چسباندن آنها به یکدیگر است. این مطلب می تواند با تعامل اگزیتون ها (حالت های محدود شده از الکترون ها و حفره های الکترون که قادر به انتقال انرژی بدون انتقال بار الکتریکی خالص هستند) در مولکول های آلی اتفاق بیافتد.

تا کنون این پدیده هرگز فراتر از شکاف باند سیلیکون حاصل نشده است که گذر از این باند حداقل انرژی لازم برای تحریک یک الکترون در سیلیکون تا وضعیتی است که می تواند در هدایت الکتریکی شرکت کند. با این حال، محققان مستقر در UNSW سیدنی این چالش را برطرف کرده اند. آنها یک دشمن آشنا یعنی اکسیژن را به یک دوست بعید برای رسیدن به هدفشان تبدیل کردند.

معمولاً اکسیژن برای برانگیختگی های مولکولی مضر است، اما در چنین انرژی کمی نقش آن تغییر می کند و می تواند انتقال انرژی را با واسطه میسر کند و به مولکول های آلی اجازه دهد تا نور مرئی را  بالاتر از شکاف باند سیلیکون ساطع کنند.

بازده هنوز هم پایین است، اما دانشمندان راهبرد هایی برای بهبود این امر در آینده نزدیک دارند. این فقط یک مرحله اولیه است و برای ساختن سلول های خورشیدی تجاری، تولید مواد کاملاً زیادی لازم است، اما این نتایج به ما نشان می دهد که ذاتا این امر ممکن است.

محقق برجسته الهام قلی زاده که او هم از دانشگاه UNSW سیدنی است در مورد پتانسیل این فناوری برای ایجاد یک تأثیر مثبت سریع در این زمینه تحقیق خوشبین است. او می گوید: از آنجا که این اولین بار است که ما با این روش نوین موفق شده ایم، مطمئنا با چالش هایی روبرو خواهیم شد، اما در آینده کلی این طرح هیچ شکی نیست.

مركز پايش تحولات انرژی جهان

  • نویسنده : محمد کریمی