تولید انبوه پیل‌ خورشیدی با جوهر فسفید روی

پژوهشگران روشی ساده برای تولید جوهر‌هایی از جنس فسفید روی ارائه کردند که هزینه تولید پیل‌های خورشیدی کارا را کاهش می‌دهد. به گزارش "برق نیوز" به نقل از ستاد نانو، برای تولید پیل‌های خورشیدی ترکیبات مختلفی می‌توان استفاده کرد. Zn3P2 یکی از گزینه‌های اصلی برای این کار است، زیرا دارای باندگپ ۱٫۵ الکترون ولتی بوده که قادر به تبدیل طیف‌ وسیعی از طول موج‌ها به الکتریسیته است. از سوی دیگر مواد سازنده این ترکیب در طبیعت فراوان بوده و به ارزانی قابل تهیه است.

«اریک لوبر» از محققان این پروژه می‌گوید: چیزی که ما ساختیم یک جوهر از جنس فسفید روی است که به راحتی می‌توان آن را روی سطوح مختلف اعمال کرد. در واقع مزیت این روش آن است که با استفاده از آن می‌توان پیل‌های خورشیدی را در مقیاس انبوه تولید کرد. از سوی دیگر هزینه تولید در این روش نسبت به روش‌های رایج نظیر اسپری کردن بسیار ارزان‌تر است.

هزینه تولید نانوذرات کلوئیدی بسیار بالاست و به فرآیندهای پیچیده‌ای نیاز دارد. اما این روش جدید بسیار ارزان و ساده است. برای شروع از محلول ۱-اکتادن و تری n اکتیل فسفین استفاده می‌شود که با هم ترکیب شده و در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شوند. در قدم بعد، دی‌متیل روی (منبع تامین کننده روی) به این محلول اضافه شده و دما به ۳۲۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. بعد از هم‌زدن محلول به مدت چند ساعت، نانوذرات Zn3P2 تولید می‌شوند.

ساختار نانوذرات به‌ دست آمده بلوری و کروی بوده که ابعاد آن در حدود ۸ نانومتر است، این نانوذرات به خوبی پرتو خورشید را جذب می‌کنند. باند گپ نانوذرات Zn3P2 نیم الکترون ولت بیشتر از Zn3P2 توده‌ای است؛ چیزی که از آن با نام اثر محدودیت کوانتومی یاد می‌شود، البته این اثر هنوز یک فرضیه بوده و به اثبات نرسیده است.

پژوهشگران این نانوبلورها را با روش پوشش‌دهی اسپینی روی زیرلایه‌ قرار داده تا فیلمی به ضخامت ۱۶ نانومتر ایجاد شود. این فیلم عاری از نقص‌های بزرگ ساختاری بوده و می‌توان از آن به عنوان پیل خورشیدی استفاده کرد.