นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีควบคุมการกระจายของสารปนเปื้อนในซิลิกอน ซึ่งอาจทำให้มีการใช้วัสดุเริ่มต้นที่ถูกกว่าและ “สกปรกกว่า” สำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารNature Materials ฉบับเดือนกันยายน นักวิจัยคาดการณ์ว่ากลยุทธ์ดังกล่าวสามารถลดต้นทุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก แต่แหล่งที่มาหลักของธรรมชาติของซิลิกอน—ทรายและควอตซ์—ถูกเจือปนด้วยโลหะ การแปลงซิลิกอนจากแหล่งเหล่านี้ให้เป็นผลึกบริสุทธิ์ยิ่งยวดเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน
รับข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ
ล่าสุดและยิ่งใหญ่ที่สุดจากนักเขียนผู้เชี่ยวชาญของเราทุกสัปดาห์
ที่อยู่อีเมล*
ที่อยู่อีเมลของคุณ
ลงชื่อ
ในขณะที่มีสต็อกบริสุทธิ์เพียงพอสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ความต้องการของอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ที่กำลังเติบโต ซึ่งใช้ซิลิคอนสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ความต้องการโดยรวมเกินอุปทานในปี 2547 Eicke R. Weber ซึ่งเป็นวัสดุกล่าว นักวิทยาศาสตร์จาก University of California, Berkeley และ Lawrence Berkeley (Calif.) National Laboratory สิ่งนี้ทำให้ราคาซิลิกอนบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์
สต็อกซิลิคอนที่บริสุทธิ์น้อยกว่าจึงมีราคาไม่แพง Weber กล่าว แต่ปริมาณเหล็ก ทองแดง และสารปนเปื้อนโลหะอื่นๆ ที่เพิ่มขึ้นในสต็อกเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ลดลง กลุ่มของอะตอมโลหะเหล่านี้ดึงดูดอิเล็กตรอนที่มีประจุของเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งลดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เซลล์สามารถสร้างได้
Weber และเพื่อนร่วมงานของเขาออกเดินทางเพื่อดูว่า
พวกเขาสามารถลดจำนวนที่กลุ่มเหล่านี้ได้รับโดยไม่ต้องกำจัดออกไปได้หรือไม่
ในการทำเช่นนี้ พวกเขาหันไปใช้ซินโครตรอนของ Lawrence Berkeley ซึ่งเป็นเครื่องเร่งความเร็วทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 65 เมตร เครื่องสร้างรังสีเอกซ์ที่มีความเข้มข้นมากพอที่จะระบุภายในตัวอย่างซิลิกอนกลุ่มโลหะแต่ละกลุ่มตามลำดับเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบนาโนเมตร ทีมของเวเบอร์ทำแผนที่การกระจายของกลุ่มและใช้เทคนิคที่ซับซ้อนในการวัดระยะทางที่ประจุเดินทางในตัวอย่าง ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของวัสดุในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
นักวิจัยพบว่าซิลิกอนที่มีคลัสเตอร์ขนาดใหญ่แต่จำนวนน้อยกว่านั้นทำงานได้ดีกว่าตัวอย่างที่มีคลัสเตอร์ขนาดเล็กแต่มีจำนวนมากขึ้น พวกเขาทดสอบผลลัพธ์นี้โดยการให้ความร้อนแก่ตัวอย่างแล้วทำให้เย็นลงในอัตราที่ต่างกัน ซึ่งทำให้นักวิจัยสามารถควบคุมการกระจายตัวของโลหะได้ ทีมงานของเวเบอร์พบว่าซิลิกอนที่มีกระจุกขนาดไมโครเมตรซึ่งเว้นระยะห่างกันหลายร้อยไมโครเมตรนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าซิลิคอนที่มีกระจุกขนาดนาโนถึงสี่เท่า
“หากไม่เปลี่ยนปริมาณโลหะทั้งหมด—เพียงเปลี่ยนวิธีการกระจายเท่านั้น—เราได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในคุณสมบัติทางไฟฟ้า” Weber กล่าว “ถ้าเป็นไปได้ที่จะรวบรวมโลหะในกลุ่มใหญ่ๆ ไม่กี่กลุ่ม ตามหลักการแล้ว เราสามารถสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ดีจากวัสดุตั้งต้นที่สกปรกได้”
“มันเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยม” Bhushan Sopori วิศวกรไฟฟ้าของห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของ Department of Energy ในเมือง Golden, Colo กล่าว แต่เขาเตือนว่า “คุณมักไม่มีการควบคุม ผลึกซิลิกอนที่กำลังเติบโต
credit : sandersonemployment.com
lesasearch.com
actsofvillainy.com
soccerjerseysshops.com
nykodesign.com
nymphouniversity.com
saltysrealm.com
baldmanwalking.com
forumharrypotter.com
contrebasseries.com
