افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی با استفاده از نقاط کوانتومی

محققان دانشگاه بوفالو، آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش و مرکز تحقیقات علمی نیروی هوایی، فناوری جدیدی مبتنی بر نانومواد ارائه کردند که می‌تواند کارایی پیل‌های فتوولتائیک را تا 45 درصد افزایش دهد. برای این کار محققان نقاط کوانتومی را درون پیل‌های خورشیدی قرار دادند.

این گروه تحقیقاتی نشان داد که با قرار دادن نقاط کوانتومی درون پیل‌های خورشیدی می‌توان جریان الکتریسیته خروجی را بهبود داد و این قابلیت را به پیل خورشیدی اعطا کرد که بتواند پرتوهای مادون قرمز را نیز جذب کند. با این کار طول عمر فتوالکترون‌ها افزایش می‌یابد. این فناوری می‌تواند برای ساختارهای فتوولتائیک مختلف اعمال شود.

یک شرکت جدید به‌نام OPtoElectronic Nanodevices LLC. (OPEN LLC) که محققان این پروژه تاسیس کرده‌اند، مسولیت تجاری‌سازی این فناوری را به‌عهده دارد. محققان امیدوارند که بتوانند مقدار نور خورشیدی که به الکتریسیته تبدیل می‌شود را با این فناوری افزایش دهند. این گروه با همکاری ارتش نشان دادند که با قرار دادن نقاط کوانتومی درون پیل‌های خورشیدی می‌توان جریان الکتریسیته خروجی را بهبود داد، همچنین می‌توان پرتوهای مادون قرمز را نیز به دام انداخت.
نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است. از اعضای این گروه می‌توان به ولادیمیر میتین، آندره سرگیو و نیزامی وایدوف اشاره کرد که به‌عنوان مهندس الکترونیک در دانشگاه بوفالو مشغول به‌کار هستند. کیت راینهارد از مرکز تحقیقات علمی ارتش و جان لیتل وکیمبرلی سابلون از آزمایشگاه تحقیقات ارتش در این پروژه همکاری داشته‌اند. ولادیمیر میتین، آندره سرگیو و نیزامی وایدوف شرکت OPtoElectronic Nanodevices LLC را تاسیس کرده تا این فناوری را به بازار برسانند.

ایده استفاده از نقاط کوانتومی درون پیل‌های خورشیدی، ایده تازه‌ای نیست، دانشمندان یک دهه قبل پیش‌بینی کرده بودند که این روش می‌تواند باعث افزایش کارای پیل‌ها شود. این کار با استفاده از به‌دام اندازی نور نامرئی و پرتوهای مادون قرمز انجام می‌شود. بیشتر تلاش‌هایی که تا کنون در این راستا انجام شده با موفقیت‌های اندکی روبرو بوده است.

این گروه نه تنها این ایده را عملیاتی کردند بلکه این فناوری را یک گام به جلو بردند، این کار با انتخاب مناسب نقاط کوانتومی صورت گرفت. ساختار این سیستم به‌نحوی است که الکترون‌ها به‌سوی نقاط کوانتومی گسیل می‌شوند، در غیر این صورت الکترون‌ها با هم برخورد کرده و دچار نوترکیبی می‌شوند. با این فناوری می‌توان کارایی پیل‌های خورشیدی را تا 45 درصد افزایش داد.