محققان در دانشگاه فناوري دلف در هلند براي اولين بار نشان داده‌اند که الکترون‌هاي تحريک شده بوسيله نور مي‌توانند آزادانه در لايه‌هاي نقاط کوانتومي نيمه‌رساناي متصل بهمديگر حرکت کنند. اين يافته جديد را مي‌توان براي ساخت پيل‌هاي خورشيدي کارآمد و ارزان از اين مواد، استفاده کرد.

پيل‌هاي خورشيدي سيليکوني مرسوم نسبتا کارآمد، اما گران هستند. يکي از راه‌هاي ساخت پيل‌هاي خورشيدي کارآمد و ارزان، استفاده از نقاط کوانتومي مي‌باشد. از نظر تئوري راندمان پيل‌هاي خورشيدي ساخته شده از اين مواد، مي‌تواند به 44 درصد برسد. اين توانايي بواسطه اثري معروف به اثر بهمني است که در آن يک فوتون منفرد مي‌تواند در يک نمونه بطور همزمان چندين الکترون را تحريک کند.

اگرچه تاکنون محققان فقط موفق به ايجاد جفت‌هاي الکترون – حفره تحريک شده بوسيله نور در داخل نقاط کوانتومي شده‌اند؛ اين براي پيل‌هاي خورشيدي واقعي که در آنها، الکترون‌هاي و حفره‌ها بايد آزادانه درسرتاسر نمونه حرکت کنند، خيلي مفيد نيست. در اين حالت براي ايجاد يک جريان الکتريکي آنها مي‌توانند در يک الکترود جمع شوند.

اکنون آرجان هوتيفن و همکارانش نشان داده‌اند، موقعي که نقاط کوانتومي با استفاده از مولکول‌هاي جداکننده کوچک بصورت بسيار متراکم بهمديگر متصل شده باشند، جفت‌هاي الکترون – حفره مي‌توانند براستي بعنوان بارهاي آزاد بين اين نانوذرات نيمه‌رسانا حرکت کنند. هوتيفن گفت: "اين نانوذرات بقدري بهمديگر نزديک هستند که هر ذره نور منفردي که بوسيله اين پيل خورشيدي جذب شده است، منجر به توليد الکترون‌ها و حفره‌هاي متحرک مي‌شود."
اين گروه تحقيقاتي در نمونه‌هايش انتقال بار شبه باندي را مشاهده کرد که بدين معني است که اين نانوذرات نيمه‌رسانا موقعي که اين بلورها بسيار بهمديگر نزديک مي‌شوند، واقعا مانند بلورهاي اتمي رفتار مي‌کنند. هوتيفن توضيح داد: "اين يافته هيجان‌آور است زيرا نشان مي‌دهد که خواص الکتريکي فيلم‌هاي نانوبلورها مي‌توانند (تقريبا) به خوبي خواص الکتريکي نيمه‌رساناهاي مرسوم باشند. نکته مهم‌تر اين است که اين خواص الکتريکي را مي‌توان بوسيله کنترل فاصله بين اين نانوبلورها کنترل کرد."

اين محققان مي‌گويند که همه الکترون‌ها تحريک شده بوسيله نور مي‌توانند آزادانه در سرتاسر اين ماده حرکت کنند و بنابراين مي‌توانند در يک پيل خورشيدي جمع شوند. هوتيفن گفت: "به عبارت ديگر ما مي‌توانيم بگوييم که همه فوتون‌هاي جذب شده منجر به حامل‌هاي بار متحرک مي‌شوند و هيچ اکسايتوني تشکيل نمي‌شود."

اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌هاي Nature Nanotechnology و Nano Letters منتشر کرده‌اند. منبع:nano.ir