طريقة فعالة لإنتاج الخلايا الشمسية

اكتشف العلماء أن أقطاب الذهب يمكن أن تعمل كمحفزات كيميائية أثناء إنتاج السيليكون الأسود المستخدم في الخلايا الشمسية. سيكون هذا الاكتشاف قادرًا على ترقية وتحسين عملية تحضير الخلايا الشمسية.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
اكتشف العلماء أن أقطاب الذهب يمكن أن تعمل كمحفزات كيميائية أثناء إنتاج السيليكون الأسود المستخدم في الخلايا الشمسية. سيكون هذا الاكتشاف قادرًا على ترقية وتحسين عملية تحضير الخلايا الشمسية.

اكتشف علماء جامعة رايس طريقة لتحسين إنتاج الخلايا الشمسية باستخدام قطب كهربائي كمحفز كيميائي يحول السيليكون العادي إلى السيليكون الأسود وهو مادة قيمة. ونشرت نتائج البحث الذي أجراه الكيميائي أندرو بارون في المجلة العلمية Applied Materials and Interfaces.

السيليكون الأسود عبارة عن سيليكون ذو سطح خشن بشكل خاص يشتمل على انحدارات أو ثقوب أصغر من الطول الموجي للضوء. يسمح السطح الخشن بتجميع أشعة الضوء بكفاءة من أي زاوية وفي أي ساعة خلال اليوم. يحاول فريق البحث تحسين إنتاج السيليكون الأسود لبعض الوقت، مع التقدم في طريقة الإنتاج مما قد يجعل تسويق هذه المادة أقرب إلى تحضير الخلايا الشمسية. يوضح أحد شركاء البحث: "أولاً، يعد تقليل عدد الخطوات في العملية الكيميائية أو الصناعية نتيجة جيدة دائمًا. ثانيًا، هذه هي المرة الأولى التي يعمل فيها المعدن كمحفز كيميائي لتفاعل يحدث على بعد بضعة ملليمترات منه".

ويشير الباحث الرئيسي إلى أن الطبقة المعدنية المستخدمة كقطب كهربائي علوي يتم إنتاجها في الخطوة الأخيرة في عملية تصنيع الخلية الشمسية. الطريقة الجديدة، المعروفة باسم "الحفر الكيميائي بمساعدة التلامس"، تضع الطبقة الذهبية الرقيقة التي تعمل كقطب كهربائي في مرحلة مبكرة من العملية، مما يلغي الحاجة إلى إزالة جزيئات المحفز المستهلكة. واكتشف الباحثون أن عملية الهضم داخل الحمام الكيميائي تتم بعيداً عن طبقة الذهب. ويوضح الباحث الرئيسي أن هذه المسافة تبدو مرتبطة بخصائص أشباه الموصلات للسيليكون.

"أجرى أحد الباحثين التفاعل باستخدام ملامسات ذهبية أثناء إضافة محفز فضي أو ذهبي. في الخطوة التالية طلبت منه إجراء نفس التفاعل بدون المحفزات وفجأة حصلنا على السيليكون الأسود - ومع ذلك، لا يمكن للجنين أن يأكل إلا على مسافة معينة من نقاط الاتصال. وقال كبير الباحثين: "وبغض النظر عما فعلناه، ظلت هذه المسافة ثابتة". يشير الباحث الرئيسي إلى أن "هذه النتيجة تعني أن التفاعل الكهروكيميائي يحدث عند نقاط التلامس المعدنية وفي موضع السيليكون على مسافة معينة من نقاط التلامس". "تعتمد المسافة على قدرة تحمل الشحنة، أي موصلية السيليكون. وعند نقطة معينة، لم تعد الموصلية كافية لتحريك الشحنة لمسافة إضافية."

ويوضح الباحث أن طبقة رقيقة للغاية من الذهب الموضوعة فوق التيتانيوم، والتي ترتبط جيدًا بالذهب والسيليكون، ستكون بمثابة قطب كهربائي فعال ومحفز كيميائي. يوضح الباحث الرئيسي: "تكمن الحيلة في قطع الطبقة بعمق كافٍ لتجنب انعكاس أشعة الضوء، ولكن ليس عميقًا جدًا بحيث تتسبب في حدوث قصور في الدائرة الكهربائية للخلية". لاحظ الباحثون أن قدرة القطب على العمل كمحفز كيميائي قد تؤدي إلى عمليات تصنيع مكونات إلكترونية أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة.

أخبار الدراسة
ملخص المقال