نانوساختاري که از همه زاويه‌ها طيف گسترده‌اي از نور را جذب مي‌کند

محققان در آمريکا نانوساختار جديدي ساخته‌اند که قابليت جذب نور از هر قطبش و واقعا هر زاويه‌اي را دارد. اين ماده پلاسمونيک جديد همچنين مي‌تواند نور را به گرما تبديل کند، و براي بهبود راندمان پيل‌هاي خورشيدي نويدبخش است.

دانشمندان براي سال‌هاست که جهت بهبود راندمان صفحه‌هاي خورشيدي و کاهش هزينه‌هاي آن تلاش مي‌کنند. در حال حاضر پيل‌هاي خورشيدي مرسوم مبتني بر سيليکون بواسطه هزينه بالاي‌شان قادر به رقابت با سوخت‌هاي فسيلي نيستند. تلاش‌ها براي کاهش مقدار سيليکون استفاده شده در اين پيل‌هاي خورشيدي، منجر به راندمان‌هاي کمتر شده‌اند. اکنون محققان Cal Tech راهبرد جديدي ارائه کرده‌اند که ممکن است منجر به حل اين مشکل شود.

​

(a) شرح شماتيکي از يک سيستم MIM سه لايه‌اي با لايه رويي الگوداده شده بصورت ميله‌هاي فلزي با ضخامت (b).w شرح شماتيکي از آرايه ذوزنقه‌وار. (c) تصاوير SEM از ميله‌هاي فلزي به ضخامت‌هاي 60 و 120 نانومتري، و آرايه‌هاي ذوزنقه‌اي (ميله مقياس 500 نانومتر است). (d) شرح شماتيکي از سل واحد يک ذوزنقه تکي، ضخامت از 40 تا 300 نانومتر تغيير مي‌کند.
ماده جديد ساخته شده بوسيله اين محققان، بدليل اينکه نور بيشتري جذب مي‌کند، مي‌تواند صفحه‌هاي خورشيدي مرسوم را ارتقاء داده و راندمان‌شان را افزايش دهد. استفاده از نانوساختار جديد باعث مي‌شود که نه تنها سيليکون استفاده شده در اين پيل‌هاي خورشيدي نازک‌تر شود بلکه راندمان آنها در مقايسه با آنچه اکنون قابل دسترسي است، نيز افزايش مي‌يابد. همه اين توانايي‌ها بدين دليل است که اين نانوماده جديد بواسطه اثر پخشي که دارد، مي‌تواند بخش بزرگ‌تري از نوري که به آن برخورد مي‌کند، را جذب کند.

اين نانوساختار جديد از نقره ساخته مي‌شود و بصورت رديف‌هاي از ذوزنقه‌ها شکل‌دهي مي‌شود. اين رديف‌ها براي جذب نور از مسيرهاي گوناگون، در طول لبه‌هاي شکل‌ها و فاصله‌هاي مختلف داراي پستي و بلندي‌هاي متنوعي هستند. ماده حاصله قادر به جذب بيش از 70 درصد نور از طيف مرئي مي‌باشد.

اين ساختار جديد بدليل جذب بخش بزرگ‌تري از نور، قادر است مقدار بيشتري از نور تابيده شده به خود را تبديل به گرما کند. مرحله بعدي بررسي عملکرد ديگر مواد جهت يافتن راهي براي تبديل نور جذب شده اضافي به الکتريسته بيشتر است.

اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Nature Communications منتشر کرده‌اند.