ساخت الکترود شفاف هادی الکتریکی از نانوسیم‌های نقره

گروهی از محققان، موفق به تولید نوعی الکترود، از نانوسیم‌های نقره، برای سلول‌های خورشیدی شده‌اند که علاوه بر شفاف و رسانا بودن، نسبت به الکترودهای رایج، مقرون‌به‌صرفه تر است.

 این محققان با مدیریت پروفسور سیلک کریستیانسن از مؤسسه طراحی نانو برای تبدیل انرژی در هلمهولتز-زنتورم برلین( Nano-architectures for Energy Conversion at Helmholtz-Zentrum Berlin ) الکترود شفافی تولید کرده‌اند که قادر به هدایت الکتریکی بالا در سلول‌های خورشیدی و قطعات الکترونیک نوری دیگر است. این الکترود، از یک شبکه نامنظم از نانوسیم‌های نقره با پوشش اکسید روی و آلومینیوم، ساخته ‌شده است.

درواقع، الکترودهایی که روی سمت آفتاب‌گیر سلول خورشیدی نصب می‌شوند باید هادی الکتریکی و شفاف باشند. ازاین‌رو، الکترودهای فعلی، با استفاده از یک اکسید رسانای الکتریکی شفاف (اکسید قلع ایندیوم)، یا با استفاده از نوارهای نازک نقره، به شکل یک شبکه درشت روی یک سطح، ساخته می‌شوند. بااین‌حال هیچ‌کدام از این دو گزینه مناسب نیستند؛ زیرا نقره بسیار گران‌قیمت است و نانو ذرات نقره تمایل بالایی به اکسید شدن دارند. همچنین، ایندیوم یک عنصر بسیار نادر در پوسته زمین، حداقل تا آینده نزدیک است.

شبکه نانوسیم‌های نقره

مانوئلا گوبلت ، دانشجوی دکتری گروه کریستیانسن یک‌ راه حل جدید برای طراحی الکترود، با استفاده از تنها کسری از نقره و بدون استفاده از ایندیوم ارائه کرده‌است.
گوبلت ابتدا نانوسیم‌های نقره را در اتانول غوطه‌ور کرد. سپس با استفاده از پیپت، این سوسپانسیون را روی بستر سیلیکونی سلول خورشیدی منتقل کرد. زمانی که حلال شروع به تبخیر می‌کند، نانوسیم‌های نقره شروع به شکل‌گیری به‌صورت شبکه‌ای شفاف می‌کنند که هنوز هم ماهیت متراکم خود را برای عبور جریان مداوم حفظ کرده است.

پوششدهی با بلور آلومینیوم و اکسید روی

گوبلت با استفاده از روش رسوب لایه اتمی، یک پوشش نیمه‌هادی از اکسید روی و آلومینیوم ایجاد کرد که حتی شکاف‌ها را هم پر می‌کرد. این ماده نسبت به اکسید قلع ایندیوم، رسانایی کمتری دارد؛ اما ارزان‌تر و به همان اندازه شفاف است.

جایگزین عملی برای الکترودهای معمولی

کریستیانسن می‌گوید: «ما یک فناوری عملی مقرون‌به‌صرفه را گسترش داده‌ایم که می‌تواند جایگزین شبکه‌های الکترودی معمولی چاپ‌شده روی یک صفحه و الکترودهای رایج نوع اکسید قلع ایندیوم شود.»

تنها کسری از نقره

این الکترودهای جدید تنها شامل 0.3 گرم نقره در هر مترمربع هستند؛ درحالی‌که در یک شبکه سنتی، بین 15 تا 20 گرم نقره در هر مترمربع به کار می‌رود. علاوه بر این، الکترود جدید نسبت به شبکه رایج، اثر سایه‌ای کمتری روی سلول خورشیدی دارد.
گوبلت می‌گوید: «شبکه نانوسیم‌های نقره به‌قدری بهینه است که در تبدیل انرژی خورشیدی تقریباً هیچ نوری به علت اثر سایه‌ای، در سلول از دست نمی‌رود. ما امیدواریم که این نانوسیم‌های نقره حتی بتوانند به شیوه‌ای کنترل‌شده، نور را به سمت جذب‌کننده‌های سلول‌های خورشیدی، هدایت کنند.»

 

منبع: خبرنامه تازه های فناوری اطلاعات شاه توت سیستم