عنوان اختراع: ساخت سلول خورشیدی نانوسیم‌های نیترید گالیم به روش تبخیر حرارتی

خلاصه اختراع

سلول‌های خورشیدی از مبدل‌های تبدیل انرژی خورشیدی به الكتریسیته است. مواد نیمه رسانا در سلول‌های خورشیدی معدنی نقش عمده‌ای دارند. از میان نیمه رساناها گروه III-V كاربرد زیادی در سلول‌های خورشیدی ایفا نموده‌اند. نقش فناوری نانو یا نانو ساختارها به دلیل بالا بودن مساحت سطحی در جذب حداكثری طیف نور خورشید نقش بالا برنده بازدهی سلول را بازی می‌كنند. نیمه‌رسانای نانوسیم نیتریدگالیم (GaN)جزء گروه III-V جدول تناوبی بوده و كاربردهای زیادی در ساخت سلول‌های خورشیدی دارد. استفاده از روش ساده تبخیر حرارتی در ساخت سلول خورشیدی مسیر تولید گرانقیمت گذشته را كاهش چشمگیری می‌دهد. این موارد نشان می‌دهد كه زمینه فنی این اختراع بین‌رشته‌ای بوده و در حوزه‌های نانومواد، فیزیك و الكترونیك می‌باشد. مشكلات فنی كه در روش‌های مختلف گزارش شده است می‌توان به پیچیده بودن تكتیكی، هزینه بالا، سنتز دما بالا، عدم وجود تجهیزات در كشور و استفاده از مواد مضر محیط زیست به عنوان مواد اولیه نام برد. در این اختراع، نانوسیم‌های GaN با استفاده از فرایند تبخیر حرارتی (روشی ارزان قیمت و ساده، مواد اولیه مورد استفاده سازگار با محیط زیست) در دمای پایین بر روی زیرلایه‌های سیلیكون لایه نشانی شد. برای سنتز نانوسیم‌ها ازپودر خالص نیترید گالیم به عنوان پییش‌ماده استفاده شد. در این فرایند گاز حامل آرگون ملكول‌های نیترید گالیم را به زیر لایه منتقل می‌كند و در فشار، دما، ، مدت زمان لایه نشانی و نسبت گازی با مقادیر مشخص با زیر لایه واكنش داده و منجر به ساخت نانوسیم‌های نیترید گالیم شدند. سپس توسط سیستم لایه نشانی تبخیر حرارتی اتصالات اهمی بر روی نانوسیم‌ها قرار داده شد و سلول خورشیدی ساخته شد بررسی خواص اپتیكی و ساختاری و بازدهی سلول خورشیدی نشان از كیفیت بالای سلول خورشیدی دارد. سلول‌های خورشیدی تك اتصاله در این اختراع Ni/n-GaN/p-Si(100)/Al می‌باشد خروجی الكتریكی و بازدهی آن با سیستم شبیه‌ساز خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. بازدهی این سلول خورشیدی .7 برای سلول با ابعاد 3×3 میلیمتر مربع تحت تابش 1.5AM بدست آمده است.