ساخت نازکترین جاذب نور خورشید از نانوذرات طلا

به گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، پیل‌های خورشیدی نیازمند مواد جاذب ارزان با کارایی بالا هستند. چالش محققان برای تولید جاذب ارزان، کاهش ضخامت لایه‌ها است بدون این که توانایی جذب و تبدیل انرژی در این مواد کاهش یابد. در این پژوهش، محققان استنفورد ویفری نازک با استفاده از میلیاردها نانوذره گرد از جنس طلا ساختند؛ هریک از این نانوذرات در حدود 14 نانومتر عرض و 17 نانومتر طول دارند. برای این که پیل خورشیدی بتواند کارایی بالایی داشته باشد، باید قادر به جذب طول موج‌های فرابنفش در 400 نانومتر، مادون قرمز در 700 نانومتر و همچنین نور مرئی باشد. در این پروژه محققان با تنظیم ابعاد نانوذرات طلا موفق به جذب طول موج 600 نانومتری شدند.

استاکی بنت، استادیار رشته مهندسی شیمی دانشگاه استنفورد می‌گوید: نتایج کار ما نشان می‌دهد که این لایه بسیار نازک می‌تواند در برخی طول موج‌ها تقریبا 100 نور تابشی را جذب کند.

هاگلوند، یکی دیگر از این محققان می‌گوید: همانند رشته‌های سیم گیتار، با تغییر ابعاد نانوذرات می‌توان طول موج جذب شده را تغییر داد. ما نیز از این ویژگی استفاده کردیم به نحوی که با تغییر ابعاد نانوذرات جذب را به بیشینه مقدار خود رساندیم.

ویفرهای حاوی نانوذرات با استفاده از روشی موسوم به لیتوگرافی بلوک کوپلیمر ساخته شدند. هر ویفر حاوی 520 میلیارد نانونقطه در هر اینچ مربع هستند. در زیر میکروسکوپ این ساختارها به صورت شش ضلعی نمایان می‌شوند. محققان روی این ویفر را با استفاده از روشی موسوم به نشست لایه اتمی پوشش‌دهی کردند.

نتایج تست‌ها نشان می‌دهد که 99 درصد از پرتو در طول موج 600 نانومتر جذب این ساختار می‌شود. با توجه به این که 93 درصد از پرتو توسط لایه‌ای از نانوذرات طلا به ضخامت 1.6 نانومتر جذب می‌شود، این ساختار نازک‌ترین جاذب نور مرئی در جهان است که هزار مرتبه از جاذب‌های فعلی نازک‌تر است.

قدم بعدی محققان این پروژه آن است که ثابت کنند از این فناوری می‌توان در تولید پیل‌های خورشیدی استفاده کرد. همچنین این گروه به دنبال جایگزینی نانوذرات ارزان‌تر به جای طلا هستند تا هزینه تولید را کاهش دهند. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.