خلية شمسية نانوية بلورية

الخلايا الشمسية النانوية البلورية هي خلايا شمسية تعتمد على ركيزة مغطاة بطبقة من البلورات النانوية. تُصنع هذه البلورات عادةً من السيليكون أو كبريتيد الكادميوم والتيلوريوم (CdTe) أو سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS) ، بينما تُصنع الركائز عمومًا من السيليكون أو موصلات عضوية متنوعة. تُعد الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية نوعًا من هذه الخلايا، حيث تستفيد من التأثيرات الكمومية لتحسين الأداء. أما الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة فهي نوع آخر ذو صلة، ولكن في هذه الحالة، تُشكل البنية النانوية جزءًا من الركيزة.

اعتمدت طرق التصنيع السابقة على عمليات الترسيب الجزيئي الشعاعي المكلفة ، لكن التخليق الغرواني يتيح تصنيعًا أقل تكلفة. يتم الحصول على طبقة رقيقة من البلورات النانوية من خلال عملية تُعرف باسم " الطلاء الدوراني ". تتضمن هذه العملية وضع كمية من محلول النقاط الكمومية على سطح مستوٍ، ثم تدويره بسرعة فائقة. ينتشر المحلول بشكل متجانس، ويستمر تدوير السطح حتى الوصول إلى السماكة المطلوبة.

في عام 1991، دُرست الخلايا الكهروضوئية القائمة على النقاط الكمومية والمصنوعة من أغشية _ثاني أكسيد التيتانيوم الغروية الحساسة للصبغة ^{[ 1 ]} ، ووُجد أنها تُظهر كفاءة واعدة في تحويل طاقة الضوء الساقط إلى طاقة كهربائية، وأنها مُبشّرة للغاية نظرًا لانخفاض تكلفة المواد المستخدمة. وقد اقتُرح تصميمٌ لبنية أحادية البلورة النانوية (قناة) تتضمن مصفوفة من الجسيمات المفردة بين الأقطاب الكهربائية، يفصل بين كل منها طول انتشار إكسيتون واحد تقريبًا، لتحسين كفاءة الجهاز ^{[ 2 ]} . وتُجري فرق بحثية في جامعات ستانفورد وبيركلي وطوكيو أبحاثًا على هذا النوع من الخلايا الشمسية.

على الرغم من أن الأبحاث لا تزال في بداياتها، إلا أن الخلايا الكهروضوئية النانوية البلورية قد توفر مزايا مثل المرونة (الخلايا الكهروضوئية المركبة من النقاط الكمومية والبوليمر ^{[ 3 ]} )، وانخفاض التكاليف، وتوليد طاقة نظيفة ^{[ 4 ]} ، وكفاءة تصل إلى 65% ^{[ 5 ]،} مقارنةً بنحو 20 إلى 25% للجيل الأول من الخلايا الكهروضوئية القائمة على السيليكون البلوري في المستقبل. ^{[ 6 ]}

يُزعم أن العديد من قياسات كفاءة الخلايا الشمسية النانوية البلورية غير صحيحة، وأن هذه الخلايا غير مناسبة للتصنيع على نطاق واسع. ^{[ 7 ]}

أجرت الأبحاث الحديثة تجارب على أشباه موصلات سيلينيد الرصاص (PbSe)، بالإضافة إلى الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من تيلوريد الكادميوم (CdTe)، والتي أثبتت فعاليتها بالفعل في إنتاج الجيل الثاني من الخلايا الشمسية الرقيقة . كما يجري البحث في مواد أخرى أيضاً.

• الخلية الكهروضوئية
• خلية شمسية بوليمرية
• خلية شمسية من البيروفسكايت

• السيليكون النانوي البلوري
• الجسيمات النانوية

• موقع ساينس نيوز أونلاين، قفزة النقاط الكمومية: استغلال موهبة البلورات الصغيرة غير القابلة للتفسير في حصاد الضوء ، 3 يونيو 2006.
• InformationWeek ، اكتشاف البلورات النانوية لديه إمكانات في مجال الخلايا الشمسية ، 6 يناير 2006.
• مختبر بيركلي ، مختبر بيركلي، خلايا شمسية نانوية بلورية غير عضوية مستقرة في الهواء تم تصنيعها من محلول ، 2005.
• ساينس ديلي، مستقبل مشرق للخلايا الشمسية النانوية البلورية ، 23 أكتوبر 2005.