שיטה יעילה לייצור תאים סולאריים

מדענים גילו כי אלקטרודות זהב יכולות לתפקד בתור זרזים כימיים במהלך הייצור של סיליקון שחור המשמש בתאים סולאריים. התגלית תוכל לשדרג ולייעל את תהליך ההכנה של תאים סולאריים.

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
מדענים גילו כי אלקטרודות זהב יכולות לתפקד בתור זרזים כימיים במהלך הייצור של סיליקון שחור המשמש בתאים סולאריים. התגלית תוכל לשדרג ולייעל את תהליך ההכנה של תאים סולאריים.

מדענים מאוניברסיטת רייס מצאו דרך ליעל את הייצור של תאים סולאריים בעזרת שימוש באלקטרודה בתור זרז כימי הממיר סיליקון רגיל לסיליקון שחור שהוא חומר יקר ערך. ממצאי המחקר בראשותו של הכימאיAndrew Barron פורסמו בכתב-העת המדעי Applied Materials and Interfaces.

סיליקון שחור הוא סיליקון בעל פני שטח מחוספסים במיוחד הכוללים מתלולים או חרירים שגודלם נמוך מאורך הגל של האור. פני השטח המחוספסים מאפשרים איסוף יעיל של קרני אור מכל זווית, בכל שעה במהלך היום. צוות המחקר מנסה לייעל את הייצור של סיליקון שחור מזה זמן מה, כאשר התקדמות בשיטת הייצור עשויה לקרב את המסחור של חומר זה עבור ההכנה של תאים סולאריים. מסביר אחד מהשותפים למחקר: “ראשית, הקטנת מספר השלבים מתהליך כימי או תעשייתי היא תמיד תוצאה טובה. שנית, זוהי הפעם הראשונה שמתכת מתפקדת כזרז כימי לתגובה המתרחשת מספר מילימטרים ממנה.”

החוקר הראשי מציין כי שכבת המתכת המשמשת כאלקטרודה העליונה מיוצרת בשלב האחרון בתהליך הייצור של תא סולארי. השיטה החדשה, המכונה בשם ” contact-assisted chemical etching”, ממקמת את שכבת הזהב הדקיקה המתפקדת בתור האלקטרודה בשלב מוקדם יותר בתהליך, מה שמייתר את הצורך בהרחקה של חלקיקי זרזים משומשים. החוקרים גילו כי תהליך האיכול בתוך אמבט כימי מתרחש הרחק משכבת הזהב. מרחק זה, מסביר החוקר הראשי, נראה כקשור לתכונות המוליכות למחצה של הסיליקון.

“אחד החוקרים ביצע את התגובה עם מגעים מזהב תוך הוספה של זרז כסף או זהב. בשלב הבא ביקשתי ממנו שיבצע את אותה התגובה ללא הזרזים ולפתע קיבלנו סיליקון שחור – אולם, כזה העובר איכול רק במרחק מסוים מהמגעים. ולא משנה מה עשינו – מרחק זה נותר קבוע”, אמר החוקר הראשי. “תוצאה זו משמעותה שהתגובה האלקטרוכימית מתרחשת במגעי המתכת ובמיקום הסיליקון במרחק מסוים מהמגעים,” מציין החוקר הראשי. “המרחק תלוי בקיבולת נשיאת המטען, כלומר, המוליכות, של הסיליקון. בנקודה מסוימת, המוליכות כבר לא מספקת על מנת לנייד את המטען למרחק נוסף.”

החוקר מסביר כי שכבת זהב דקיקה במיוחד הממוקמת מעל טיטאניום, הנקשרת היטב הן לזהב והן לסיליקון, תשמש גם בתור אלקטרודה יעילה וגם בתור זרז כימי. “התכסיס הוא לחרוץ את השכבה עמוק מספיק על מנת להימנע מההשתקפות של קרני האור אך לא עמוק מדי כך שיגרם קצר במעגל החשמלי של התא,” מסביר החוקר הראשי. החוקרים מציינים כי היכולת של האלקטרודה לתפקד בתור זרז כימי עשויה להוביל לתהליכי ייצור רכיבי אלקטרוניקה יעילים וחסכוניים יותר.

הידיעה על המחקר
תקציר המאמר