تولید پیل خورشیدی که نور مرئی را جذب می کند

محققان استرالیایی دانشگاه گریفیفت موفق به کشف ساز وکار جدید برای بهبود خواص جذب نور در نوعی از نانومواد شدند. به اعتقاد محققان این دستاورد جدید می تواند نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی را ایجاد کند که قادر به جذب نور خورشیدی بوده و امکان استفاده از آن ها در اپتوالکترونیک وجود دارد.
این گروه تحقیقاتی برای اولین بار نشان دادند که پدیده ای موسوم به ' کم عرض کردن باندگپ با محدود کردن کوانتومی' می تواند جذب انرژی خورشیدی را در طیف UV برای نقاط کوانتومی گرافنی و اکسید تیتانیوم بهبود دهد. با این کار می توان میزان جذب انرژی را در محدوده طول موج های مرئی نیز افزایش داد. این دستاورد از این جهت مهم است که 43 درصد از طول موج های خورشیدی مربوط به بخش مرئی بوده و تنها 5 درصد آن به UV تعلق دارند.
کین لی از محققان مرکز میکرو و نانوفناوری این دانشگاه معتقد است که این روش کاربردهای متعددی می تواند داشته باشد، به طوری از تولید سل های خورشیدی رنگی تا دستگاه های تصفیه آب مجهز به باتری خورشیدی این فناوری قابل استفاده است.
لی می گوید: هرکجایی که نور خورشید وجود داشته باشد، این نانومواد می توانند برای تولید انرژی مورداستفاده قرارگرفته و با انرژی تولید شده آب آشامیدنی تولید کنند. این سازوکار می تواند برای تولید انرژی بسیار مهم باشد و آنچه که ارزش این دستاورد را دوچندان می کند آن است که با روشی بسیار ساده می توان ماده ای را که جاذب UV است، وادار به جذب نور مرئی کرد. این کار تنها با کم عرض کردن باندگپ انجام می شود.
از نانوذرات اکسید تیتانیوم برای تولید پیل های خورشیدی حساس شده با رنگ استفاده می شود. این ماده فراوان و ارزان بوده و به صورت پیگمنت های سفید در بازار یافت می شود. پیش از این محققان با تقویت ساختاری با یون فلزی، کربن، نیتروژن و هیدروژناسیون اقدام به بهبود عملکرد این مواد کرده بودند که تمامی این روش ها نیاز به دما و فشار بالا دارند.
در مقاله ای که این گروه در نشریه Chemical Communication منتشر کردند، نشان دادند که ترکیب اکسیدتیتانیوم و نقاط کوانتومی گرافنی منجر به تولید کامپوزیتی می شود که قادر به جذب نور مرئی است. این کار با محدود شدن باندگپ انجام می شود.