This post is also available in:
English (אנגלית)
פריצת דרך אחרונה בטכנולוגיית תאים סולאריים עשויה לסלול את הדרך לפתרונות אנרגיה יעילים וקלילים יותר. חוקרים מהמכון הבינלאומי לננוטכנולוגיה האיברי (INL), בשיתוף אוניברסיטת אופסלה, פיתחו שיטה חדשה לשיפור תאים סולאריים דקיקים במיוחד באמצעות מראה ננומבנית חדשנית.
תאים סולאריים אולטרה-דקיקים מושכים עניין בזכות צריכת חומר מופחתת, גמישות פיזית, ועלויות ייצור פוטנציאליות נמוכות יותר. עם זאת, ככל שהתאים נעשים דקים יותר, כך פוחתת יכולתם לספוג אור, מכיוון שחלק מהאנרגיה חודרת החוצה מהחלק האחורי של התא. כדי להתמודד עם בעיה זו, הציג צוות המחקר מבנה רפלקטיבי חדשני, שתוכנן ללכוד את האור ולנתבו מחדש אל תוך התא.
הפתרון כולל שכבת זהב דקה בתבנית ננומטרית, המצופה באלומינה, אשר מתפקדת הן כמראה אחורית והן כשכבת פסיבציה (passivation). מבנה ננומטרי זה מחזיר את האור שאחרת היה אובד, ובכך מעניק לו "הזדמנות שנייה" להיספג ולהיהפך לחשמל. במקביל, שכבת האלומינה מפחיתה פגמים על פני השטח שגורמים לאובדן אנרגיה עקב רקומבינציה של אלקטרונים.
במקום להסתמך על שיטות ייצור מורכבות, השתמשו החוקרים בליתוגרפיית ננו־הטבעה בתהליך חד-שלבי ליצירת המראה התבניתית. טכניקה זו מאפשרת ייצור מהיר יותר ובעל פוטנציאל מסחרי בר־קיימא, דבר חיוני ליישומים תעשייתיים רחבים.
העיצוב החדש נבחן על תאים סולאריים מסוג ACIGS ((Ag,Cu)(In,Ga)Se₂) – תאים בעלי ציפוי דק הידועים ביעילותם הגבוהה. עם שילוב המראה החדשה, נרשם שיפור של כ-1.5% ביעילות, בעיקר בזכות ספיגת אור משופרת. בנוסף, נמצא כי טמפרטורת הייצור האופטימלית היא כ-450° C, מה שמונע תופעות של דיפוזיה של זהב ומאפשר שימוש בחומרים גמישים כתשתית.
החידוש פותר שתי בעיות טכניות מרכזיות — ניהול אור ופסיבציית ממשקים בצורה חסכונית ובת־הרחבה. היישומים הפוטנציאליים כוללים פאנלים סולאריים לבניינים, כלי רכב, או אלקטרוניקה ניידת, שבהם משקל וגמישות הם גורמים מכריעים.
ממצאי המחקר המלאים פורסמו בכתב העת Solar RRL.
