محققان دانشگاه میشیگان، نیمه رسانایی را بوجود آورده‌اند که آلیاژ بکاررفته در آن می‌تواند پرتوهای فروسرخ نزدیک به گستره نورهای مرئی را به دام بیاندازد. تولید آسان و کاهش 25 درصدی هزینه‌ها (نسبت به فرمول قبلی) باعث می‌شود تا این آلیاژ به مقرون صرفه‌ترین ماده دنیا، در به دام انداختن پرتوهای فروسرخ تبدیل شود. همچنین این آلیاژ با گالیوم آرسنید (كه به عنوان نیمه‌رسانا در فتوولتائیک‌های متمرکزکننده کاربرد دارد) سازگار است.
فتوولتائیک‌های متمرکزکننده، پرتوهای خورشید را جمع کرده و بر روی سطح كوچكی از سلول‌های خورشیدی پربازده ساخته شده از گالیوم آرسنید یا نیمه‌رسانای ژرمانیومی متمرکز می‌کنند.
استفاده از این گونه آلیاژ باعث می‌شود تا نرخ بازدهی به بالای 50% برسد، درحالیکه در حالت استفاده از روش‌های معمول با استفاده از پانل‌های سیلیکونی این عدد در حدود 25 درصد است.
دانشمندان معتقدند که امکان بازدهی بیشتر برای سلول‌های سیلیکونی وجود ندارد. قیمت سیلیکون‌ها نیز پایین نمی‌رود و از طرفی بهره‌وریشان افزایش نمی‌یابد. به همین خاطر بسیاری معتقدند فتوولتائیک‌های متمرکزکننده نسل جدید سلول‌های خورشیدی خواهند بود. امروزه فتوولتائیک‌های متمرکزکننده مختلفی وجود دارند که معمولا از 3 لایه نیمه‌هادی تشکیل می‌شوند.
به روند اتصال لایه‌ها با هم "اپیتاکسی پرتو مولکولی" گفته می‌شود. در این روش، هر لایه (با ضخامت چند میکرون) مثل اسپری رنگ، بر روی لایه قبلی پخش می‌شود. هر کدام از این لایه‌ها وظیفه بدام انداختن گستره مشخصی از پرتوهای خورشید را دارند.
اما پرتوهای فروسرخ براحتی از این لایه‌ها عبور می‌کنند. برای سال‌ها، محققان به فکر طراحی و ساخت لایه چهارم بوده‌اند که بتواند در عین حال که پایدار، مقاوم و ارزان است، بتواند پرتوهای فروسرخ را به دام بیاندازد. رسیدن به چنین هدفی بسیار دشوار به نظر می‌رسید چرا که ساختن چنین لایه‌ای مستلزم ساخت آلیاژی متشکل از 5 عنصر یا بیشتر خواهد بود.
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه میشیگان با روش انکسار پرتو X-ray، تحلیل پرتو-یونی و مدل سازی کامپیوتری توانستند ترکیبی ساده‌تر را بوجود آورند. محققان با استفاده از این روش دریافتند که نوعی از مولکول‌های آرسنیک كه تفاوت كمی از نوع معمول دارند با بیثموت سازگاری بهتری دارند. آن‌ها توانستند مقدار نیتروژن و بیثموت را طوری تنظیم كنند كه به راحتی بتوانند برخی از مراحل تولید این آلیاژ را حذف کنند. همچنین آن‌ها دمای مناسب برای ترکیب عناصر را پیدا کردند. پیدا کردن این دما باعث می‌شود تا لایه‌ها با اطمینان بیشتری بهم متصل شوند.
علاوه‌براین تولید کنندگان ترکیبی از مواد شیمیایی را (كه شیمیدان‌ها ناخالصی‌های طراح می‌نامند) برای بهبود هدایت الکتریکی این نیمه رسانا اضافه کردند. با استفاده از سیلیکون به عنوان قطب منفی و بریلیوم به عنوان قطب مثبت، توانستند یک باتری درست کنند. بریلیوم 10 برابر سیلیكون قیمت دارد و سمی هم هست. از طرفی به حرارت نیز حساس است كه در نتیجه فرایند ساخت را دشوارتر می‌كند.
محققان دریافتند که با کاهش مقدار آرسنیک بیشتر از حدی كه قبلا فكر می‌كردند مجاز است، از سیلیکون می توان هم به عنوان قطب منفی و هم به عنوان قطب مثبت استفاده کرد. درست مثل افرادی كه توانایی یكسانی در استفاده از هر دو دستشان دارند. در نهایت همین خاصیت همزمانی باعث شده تا به این آلیاژ خاصیت جادویی قایل شوند.
اصفهان - بزرگراه شهید میثمی، ابتدای بلوار کشاورز، برج آزاد، طبقه 7 ، واحد شماره 8 ، پرتال جامع انرژی
info(@)energyenergy.ir