سلول‌های خورشیدی کارآمد با الهام از چشم بید طراحی شد

به گزارش ICTPRESS ، تولید نسل جدید سلول‌های خورشیدی با قابلیت تقلید عملکرد فتوسنتز استفاده از نور خورشید و آب برای ایجاد سوخت‌های مصنوعی مانند هیدروژن یکی از اهداف اصلی محققان در سراسر جهان محسوب می‌شود.
محققان آزمایشگاه‌های فدرال علوم مواد و فناوری سوئیس (Empa) با هدف افزایش میزان بهره‌وری سلول‌های خورشیدی، از چشم بید الهام گرفته و سلول فوتوالکتروشیمیایی جدیدی را با استفاده از مواد خام ارزان شامل آهن و اکسید تنگستن طراحی کرده‌اند.
زنگ یا اکسید آهن می‌تواند انقلابی در فناوری سلول‌های خورشیدی ایجاد کند؛ این ماده معمولا ناخواسته برای تولید فوتوالکترودها با قابلیت جداسازی آب و تولید هیدروژن کاربرد دارد؛ در نتیجه نور خورشید به جای اینکه برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرد، بطور مستقیم به سوخت‌های با ارزش تبدیل می‌شود.
رسانای الکتریکی اکسید آهن بسیار پایین بوده و باید به شکل فیلم‌های فوق نازک تولید شود تا بتواند برای جداسازی آب مورد استفاده قرار گیرد؛ این فیلم بسیار نازک، مقدار بسیار کمی از نور خورشید را جذب و روی سلول خورشیدی می‌تاباند.
اما محققان آزمایشگاه Empa سرانجام موفق به یافتن راه‌حلی برای این مشکل شده‌اند.
یک میکروساختار مخصوص روی سطح فوتوالکترود، امکان جذب حداکثری نور خورشید را فراهم می‌کند؛ اساس این ساختار خلاقانه مبتنی بر ذرات کوچک اکسید تنگستن است، چراکه بدلیل داشتن رنگ زرد می‌تواند برای ساخت فوتوالکترودها مورد استفاده قرار گیرد.
این میکرو کره‌های (microspheres) زرد رنگ بر روی الکترود قرار گرفته و با لایه فوق نازکی از اکسید آهن پوشش داده می‌شود؛ وقتی نور خارجی بر روی ذرات می‌افتد، در داخل به عقب و جلو منعکس شده و در نهایت حداکثر نور جذب می‌شود که همه انرژی دریافتی می‌تواند برای جداسازی مولکول‌های آب مورد استفاده قرار گیرد.
اساس عملکرد این میکروساختار از چشم بید الهام گرفته شده است؛ چشم این حشره حداکثر نور ممکن را برای مشاهده در تاریکی جذب کرده و در عین حال کمترین میزان ممکن نور را منعکس می‌کند تا از شناسایی شدن توسط شکارچیان پیشگیری کند.