الكترونهاي موجود در ذرات نانوي فلزات نجيب بي وقفه با فركانس نور با هم نوسان ميكنند. محققين دانشگاه فناوري چالمرز در سوئد نشان دادند كه اين پديده ميتواند در ساخت سلولهاي خورشيدي بهتر و ارزانتر مورد استفاده قرار گيرد.
سلولهاي خورشيدي مولد برق يكي از پر طرفدار ترين جايگزينها به منظور فراهم آوردن سيستم انرژي با ماندگاري طولانيست ، با اين وجود تاكنون سلولهاي خورشيدي نتوانسته اند از نظر اقتصادي با سوختهاي فسيلي رقابت كنند. محققين هم اكنون در حال بررسي اين مسئله هستند كه چگونه نانو تكنولوژي ميتواند در پايين آوردن هزينه ها كمك نمايد.
سلولهاي خورشيدي از لايه هايي ساخته ميشوند كه ميتواند نور خورشيد را جذب كند و آنرا به جريان الكتريسيته تبديل كند. اگر قابليت جذب نور خورشيد توسط سلولهاي خورشيدي بهينه گردد، سلولهاي با ضخامت كمتر ميتوانند الكتريسيته بيشتر و همچنين ارزانتري را نسبت به سلولهاي امروزي توليد نمايند.
يكي از راههاي افزايش قابليت جذب مواد جذب كننده نور در سلول خورشيدي ، استفاده از ذرات نانوي فلزات نجيب است. كارل هاگلاند از دانشگاه چالمرز در پايان نامه دكتراي خود كه به تازگي به اتمام رسانده به چگونگي اين مطلب پرداخته است.
ذرات مذكور خصوصيات ويژه نوري دارند كه علت آن الكترونهاي آنهاست كه با هم به جلو و عقب با بسامدي برابر بسامد نور ، يعني رنگ نور، نوسان ميكنند. اين ذرات همانند يك آنتن كوچك نور را ميگيرند و با نوسانات خود انرژي را به صورت الكتريسيته منتقل ميكنند. اين نوسانات ، پلاسمونها ، در بسامد هاي رزونانس پلاسمون معين بسيار قوي هستند ، كه اين نوسانات ، خود تحت تاثير شكل و اندازه ذرات و نيز ذرات مجاور آنهاست.
كارل هاگلاند در اين باره ميگويد : " آنچه ما انجام داديم اين است كه با استفاده از نانو تكنولوژي اين ذرات را توليد نماييم و بنابر اين توانستيم خصوصيات اين ذرات را مشخص و بررسي كنيم كه چگونه ميتوانند جذب نور رنگهاي مختلف را افزايش دهند."
در ساخت سلولهاي خورشيدي ، چالش عمده ، تبديل با بازده انرژي جذب شده در نوسان الكترون به انرژي الكتريسيته ميباشد.
كارل هاگلاند در اين باره ميگويد : " ما نشان داديم اين دقيقاً نوسانات ذرات است كه انرژي را تبديل مينمايد و بررسي نموديم كه چگونه به ماده منتقل و به الكتريسيته تبديل ميشود. اين انرژي ميتوانست به انرژي ديگري بيانجامد، به طور مثال ، اين نوسانات ميتوانست به سادگي گرما توليد كند."
در حال حاضر بازدهي بهترين سلولهاي خورشيدي بسيار بالاست. اين امكان دستيابي به سلولهاي خورشيدي حتي بهتر از سلولهاي موجود همزمان باعث كاهش مواد مورد استفاده و متعاقباً كاهش هزينه هاي توليدي ميگردد.
با استفاده از سلولهاي خورشيدي خاصي كه از ذرات نانوي طلا طراحي شده اند، آنچه كه كارل هاگلاند به آن پرداخته ، يك لايه كه فقط چند بيليونيم متر ضخامت دارد كافيست تا ذرات بتوانند نور را با بازدهي مناسبي جذب نمايند.
اين پايان نامه تاثير ذرات نانوي فلزات نجيب را در دو نوع مختلف سلولهاي خورشيدي مورد بررسي قرار ميدهد ، كه ميتوان گفت دو كرانه را نمايان ميسازد. در يك نوع سلول خورشيدي ، نور در مولكولهاي سطح و در نوع ديگر در عمق دروني ماده جذب ميشود.
اين نتايج تئوري و آزمايشي نشان ميدهد كه ذرات ميتوانند به روشهاي مختلف در تبديل انرژي نور به الكتريسيته مفيد كمك نمايند و اينكه با مكانيزمهاي متفاوتي ميتوان قابليت جذب سلولهاي خورشيدي را هم در سطح و هم در عمق دروني افزايش داد.
اين پروژه در چارچوب برنامه تحقيق علوم مواد ( فتو نانو ) انجام گرفته كه بودجه آن توسط بنيان سوئدي تحقيقات استراتژيك تامين گرديده است.
سلولهاي خورشيدي مولد برق يكي از پر طرفدار ترين جايگزينها به منظور فراهم آوردن سيستم انرژي با ماندگاري طولانيست ، با اين وجود تاكنون سلولهاي خورشيدي نتوانسته اند از نظر اقتصادي با سوختهاي فسيلي رقابت كنند. محققين هم اكنون در حال بررسي اين مسئله هستند كه چگونه نانو تكنولوژي ميتواند در پايين آوردن هزينه ها كمك نمايد.
سلولهاي خورشيدي از لايه هايي ساخته ميشوند كه ميتواند نور خورشيد را جذب كند و آنرا به جريان الكتريسيته تبديل كند. اگر قابليت جذب نور خورشيد توسط سلولهاي خورشيدي بهينه گردد، سلولهاي با ضخامت كمتر ميتوانند الكتريسيته بيشتر و همچنين ارزانتري را نسبت به سلولهاي امروزي توليد نمايند.
يكي از راههاي افزايش قابليت جذب مواد جذب كننده نور در سلول خورشيدي ، استفاده از ذرات نانوي فلزات نجيب است. كارل هاگلاند از دانشگاه چالمرز در پايان نامه دكتراي خود كه به تازگي به اتمام رسانده به چگونگي اين مطلب پرداخته است.
ذرات مذكور خصوصيات ويژه نوري دارند كه علت آن الكترونهاي آنهاست كه با هم به جلو و عقب با بسامدي برابر بسامد نور ، يعني رنگ نور، نوسان ميكنند. اين ذرات همانند يك آنتن كوچك نور را ميگيرند و با نوسانات خود انرژي را به صورت الكتريسيته منتقل ميكنند. اين نوسانات ، پلاسمونها ، در بسامد هاي رزونانس پلاسمون معين بسيار قوي هستند ، كه اين نوسانات ، خود تحت تاثير شكل و اندازه ذرات و نيز ذرات مجاور آنهاست.
كارل هاگلاند در اين باره ميگويد : " آنچه ما انجام داديم اين است كه با استفاده از نانو تكنولوژي اين ذرات را توليد نماييم و بنابر اين توانستيم خصوصيات اين ذرات را مشخص و بررسي كنيم كه چگونه ميتوانند جذب نور رنگهاي مختلف را افزايش دهند."
در ساخت سلولهاي خورشيدي ، چالش عمده ، تبديل با بازده انرژي جذب شده در نوسان الكترون به انرژي الكتريسيته ميباشد.
كارل هاگلاند در اين باره ميگويد : " ما نشان داديم اين دقيقاً نوسانات ذرات است كه انرژي را تبديل مينمايد و بررسي نموديم كه چگونه به ماده منتقل و به الكتريسيته تبديل ميشود. اين انرژي ميتوانست به انرژي ديگري بيانجامد، به طور مثال ، اين نوسانات ميتوانست به سادگي گرما توليد كند."
در حال حاضر بازدهي بهترين سلولهاي خورشيدي بسيار بالاست. اين امكان دستيابي به سلولهاي خورشيدي حتي بهتر از سلولهاي موجود همزمان باعث كاهش مواد مورد استفاده و متعاقباً كاهش هزينه هاي توليدي ميگردد.
با استفاده از سلولهاي خورشيدي خاصي كه از ذرات نانوي طلا طراحي شده اند، آنچه كه كارل هاگلاند به آن پرداخته ، يك لايه كه فقط چند بيليونيم متر ضخامت دارد كافيست تا ذرات بتوانند نور را با بازدهي مناسبي جذب نمايند.
اين پايان نامه تاثير ذرات نانوي فلزات نجيب را در دو نوع مختلف سلولهاي خورشيدي مورد بررسي قرار ميدهد ، كه ميتوان گفت دو كرانه را نمايان ميسازد. در يك نوع سلول خورشيدي ، نور در مولكولهاي سطح و در نوع ديگر در عمق دروني ماده جذب ميشود.
اين نتايج تئوري و آزمايشي نشان ميدهد كه ذرات ميتوانند به روشهاي مختلف در تبديل انرژي نور به الكتريسيته مفيد كمك نمايند و اينكه با مكانيزمهاي متفاوتي ميتوان قابليت جذب سلولهاي خورشيدي را هم در سطح و هم در عمق دروني افزايش داد.
اين پروژه در چارچوب برنامه تحقيق علوم مواد ( فتو نانو ) انجام گرفته كه بودجه آن توسط بنيان سوئدي تحقيقات استراتژيك تامين گرديده است.
