بهبود کارایی پیل خورشیدی با مواد پیزوالکتریک!

[∆ MeRzaD ∆]

محققان آمریکایی چندی پیش دریافتند که استفاده از مواد پیزو الکتریک کارایی پیل‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد اما دلیل آن را نمی‌دانستند. اخیرا توضیح مناسبی برای این پدیده یافته‌اند. به‌نظر می‌رسد مواد پیزوالکتریک ساختار باند الکترونیکی را درون پیل‌ها تغییر داده که این موجب تاثیر روی تولید بار، جداسازی و انتقال در محل تماس می‌شود.

محققان آمریکایی توضیحاتی برای نتایجی که اخیر به‌دست آوردند ارائه کردند. تحقیقات اخیر آنها نشان می‌دهد که نانوسیم‌های نیمه‌هادی پیزوالکتریکی موجب بهبود کارایی پیل‌های خورشیدی می‌شوند. مواد پیزوالکتریک به مواد گفته می‌شود که تحت فشار مشخصی می‌توانند جریان الکتریسیته تولید کنند. فشار موجب کشیدگی یا فشردگی در مواد پیزوالکتریک شده و در نهایت جریان الکتریسیته تولید می‌شود. از این مواد در تولید حسگر خودروها، تمیز کننده‌های انرژی و جرقه‌زن‌های به‌کار رفته در دستگاه‌های اجاق برقی استفاده می‌شود. محققان در سراسر دنیا به‌دنبال بهبود کارایی ادوات فتوولتائیک هستند اما تا پیش از این پیشرفت‌های زیادی در این میان حاصل نشده بود.
 
تحقیقات پیشین ژونگ لین وانگ و تیم تحقیقاتی‌اش در موسسه فناوری جرجیا نشان داده بود که استفاده از نانوسیم‌های پیزوالکتریک می‌تواند کارایی پیل‌های خورشیدی را بهبود دهد، اما این گروه نتوانسته بودند دلیلی برای این موضوع پیدا کنند. اکنون وانگ و همکارانش توضیحی برای چگونگی تاثیر اکسید روی (ZnO) پیزوالکتریک به صورت اتصال p-n در پیل‌های خورشیدی یافتند. پیل‌های خورشیدی اتصال p-n یا نوع نیمه‌هادی-فلز، از انرژی موجود در مرز اتصال برای جداسازی جفت‌های الکترون-حفره استفاده می‌کند که این کار موجب تشکیل جریان می‌شود. نتایج تحقیقات این گروه نشان می‌دهد که مواد پیزوالکتریک ساختار باند الکترونیکی را درون این ادوات تغییر می‌دهد که این موجب تاثیر روی تولید بار، جداسازی و انتقال در محل تماس می‌شود. این موضوع بسیار جالب است زیرا ولتاژ خروجی پیل خورشیدی را می‌توان با تغییر پتانسیل ماده پیزوالکتریک تنظیم و کنترل کرد. وانگ می‌افزاید پیزوپتانسیل بلور درونی می‌تواند موجب تنظیم فرآیند جداسازی و انتقال شود که ما آن را اثر پیزو- فتوترونیک نام نهادیم.

زودونگ وانگ، متخصص نانوادوات پیزوالکترونیک از دانشگاه ویسکونسین-مادیسون آمریکا، می‌گوید من گمان نمی‌کنم فعلا بتوان از این سیستم برای مصارف تجاری استفاده کرد با این حال یک کشف بزرگ محسوب می‌شود. من فکر می‌کنم این یک کشف بسیار بزرگ در بهبود ادوات فتوولتاژ است.

در آینده، گروه تحقیقاتی موسسه فناوری جرجیا روی اثر پیزوفتوترونیک سرمایه‌گزاری کرده تا با آن کارایی پیل‌های خورشیدی را بهبود دهند.