مقاله در مورد پیل خورشیدی

word قابل ویرایش
36 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

پیل خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند. یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی

داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.
چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها
واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده
هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت
با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز

باید به هزینه فوق افزود.

۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی

در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.
یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.
در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند

پیل های خورشیدی

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند.

 

 

 

 

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند.
یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.
چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد.
عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.
واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:
۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده- هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت- با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.
۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی- در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فت

وولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم ت

ولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.
یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد. در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد.
مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند.

ساخت پیل خورشیدی گیاه ‌مانند با کمک فناوری ‌نانو

ساخت پیل خورشیدی گیاه ‌مانند با کمک فناوری ‌نانو

با استفاده از پیل‌های خورشیدی لایه نازک آلی فناوری‌نانو، یک نمونه پیل خورشیدی شاخ و برگ‌دار شبیه گیاه ساخته‌ شد.

به گزارش خبرگزاری فارس به نقل از پایگاه ستاد فناوری نانو، مؤسسه ملی

علوم و فناوری صنعتی پیشرفته(AIST)، شرکت میتسوبیشی و شرکت توکی در ژاپن، با استفاده از پیل‌های خورشیدی لایه نازکِ آلی فناوری‌نانو، یک نمونه پیل خورشیدی شاخ و برگ‌دار شبیه گیاه ساخته‌اند. این پیل خورشیدی به رنگ سبز روشن است.
این پیل خورشیدی لایه نازک آلی، شامل یک بستر پلاستیکی، یک لایه فتالوسی‌

آنین و یک لایه فولرین است و هشت پیل خورشیدی ۵/۱ سانتی‌متر مربعی نیز دارد که مانند برگ‌های یک گیاه به هم متصل هستند و در مجموع یک واحد پیل خورشیدی حدود ۶۰ سانتی‌متر مربع را تشکیل می‌دهند.
AIST، میتسوبیشی و توکی با آب‌بندی این پیل خورشیدی با یک لایه محافظ خیلی نازک برای جلوگیری از ورود آب و اکسیژن، دوام و طول عمر آن را بهبود دادند.
هدف نهایی این شرکت‌ها، توسعه استفاده از این پیل‌های خورشیدی لایه نازک آلی در زمینه‌هایی؛ از قبیل مواد معماری شامل ‌دیوارها و پنجره‌ها، مواد البسه، وسایل تزئینی و اسباب‌بازی‌هایی است که در آنها طرح و شکل اهمیت دارد
به منظور ساخت پیل‌های خورشیدی پرتوان ارزان؛
اثر بهمنی در پیل‌های خورشیدی بررسی شد
تهران-خبرگزاری ایسکانیوز: محققان از TU Delft و مرکز FOM برای تحقیقات بنیادی بر روی ماده، اثبات غیر قابل انکاری از وجود اثر بهمنی در الکترون‌های بعضی نانو بلورهای نیم‌رسانا ارائه کرده‌اند که این اثر فیزیکی می‌تواند راه را برای ساخت پیل‌های خورشیدی پرتوان ارزان هموار کند.

به گزارش روز شنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران”ایسکانیوز”، پیل‌های خورشیدی فرصت‌های بزرگی برای تولید عمده برق در آینده فراهم می‌کنند که در حال حاضر محدودیت‌های زیادی مانند توان خروجی نسبتاً کم اکثر پیل‌های خورشیدی (تقریباً ۱۵ درصد) و هزینه‌های ساخت بالا وجود دارد.
بر این اساس، با استفاده از نوع تازه‌ای از پیل خورشیدی که از نانوبلورهای نیم‌رسانا ساخته شده است، می‌توان بهبود قابل حصولی ایجاد نمود. در پیل‌های خورشیدی فعلی، یک فوتون (ذره نور) دقیقاً یک الکترون آزاد می‌کند که خلق این الکترون‌های آزاد باعث کار کردن پیل خورشیدی و تولید توان می‌شود و هرچه الکترون‌های بیشتری آزاد شود خروجی پیل خورشیدی بیشتر می شود.
بر اساس این گزارش و به نقل از نانو، در بعضی از نانوبلورهای نیم‌رسانا یک فوتون می‌تواند دو یا سه الکترون آزاد کند و به همین خاطر اثر بهمنی پیش می‌آید که از لحاظ تئوری این اثر می‌تواند در یک پیل خورشیدی که از نانوبلورهای نیم‌رسانای مناسب ساخته شده است باعث تولید خروجی بیشینه ۴۴ درصدی شود. علاوه بر این، هزینه ساخت این پیل‌های خورشیدی نسبتاً کم است.
به گزارش ایسکانیوز، برای اولین بار در سال ۲۰۰۴ اثر بهمنی توسط محققان آزمایشگاه‌های ملی لوس آلاموس اندازه‌گیری شد. از آن زمان تردید‌هایی در مورد اعتبار این اندازه‌گیری‌ها برای دنیای علم پیش آمد که آیا واقعاً اثر بهمنی وجود دارد.
پروفسور لارنس سایبلس از TU Delft نشان داده است که اثر بهمنی واقعاً در نانوبلورهای سلنید سرب (PbSe) اتفاق می‌افتد و این اثر در ماده مذکور از مقداری که قبلاً فرض می‌شد کوچکتر است.
نتایج سایبلس نسبت به نتایج سایر دانشمندان قابل اعتمادتر است و علت آن استفاده از روش‌های فوق سریع لیزری برای اندازه‌گیری دقیق است. سایبلس معتقد است که این تحقیقات راه را برای کشف بیشتر اسرار اثر بهمنی هموار می‌کند.

 

ساخت پیل‌‌ خورشیدی انعطاف‌پذیر با کمک نانو

نویسنده: sahar_pashayi | بازدیدها: ۶۶

به نظر نانزیو موتا و اریک واکلاویک دو محقق استرالیایی که روی این طرح مطالعه می‌کنند، این پیل‌های خورشیدی جدید جایگزین مناسب و بادوامی برای پیل‌خورشیدی گران، سنگین و ظریف سیلکونی می باشد.
در حال حاضر دانشگاه فناوری کوئینزلند و دیگر دانشگاه‌های استرالیا روی پروژه منابع انرژی تجدیدپذیر کار می‌کنند که بخشی از آن به فناوری نانو اختصاص دارد. دانشمندان نانو در این دانشگاه از یک ورقه پلیمری قابل انعطاف که می‌توان آن را لوله کرده و به هر نقطه‌ای جهت شارژ وسایل ارتباطی برد، برای ساخت این پیل خورشیدی استفاده کرده‌اند. در این ورقه که ضخامت آن ۱۰۰ نانومتر و وزن آن ۱۰ میکروگرم در سانتی‌متر مربع است، از مواد کامپوزیتی ارزان از جنس نانولوله‌های کربنی به ضخامت یک‌دهم تار موی انسان و نیز پلیمر رسانا استفاده شده است.
محققان درصددند تا با قرار دادن نانولوله‌های کربنی داخل پلیمررسانا کارایی فوتوولتائیک این مواد را افزایش دهند. روش کار چنین است که از کنار هم قرار دادن قطعات پلیمری و اتصال آنها به هم می‌توان نیروی برق بیشتری تولید کرد، ضمن آن که اندازه دستگاه را هم می‌توان بر حسب نیاز مصرف‌کننده افزایش داد.
حتی می‌توان چادرهایی ساخت که بخشی از آن را این پلیمر قابل انعطاف رسانا تشکیل داده باشد. این دستگاه طوری است که با قرار گرفتن در معرض نور می‌تواند آن را جذب و به الکتریسته تبدیل نماید. همچنین این پلیمر جایگزین مناسبی برای پیل‌های خورشیدی ظریف، سنگین و گران قیمت سیلیکونی می‌باشد.
به عنوان مثال می‌توان تلفن همراهی داشت که پشت بدنه آن از پلاستیک فوتوولتائیک ساخته شده باشد و به این ترتیب تنها با قرار دادن آن در معرض نور می‌توان باتری تلفن همراه را شارژ نمود.
در این پروژه که هنوز تا رسیدن به مرحله تجاری شدن فاصله دارد بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ هزار دلار هزینه شده است و اگر کارایی آن به اثبات رسد هزینه تولید برق به این روش قابل رقابت با دیگر روش‌ها خواهد بود. و البته هنوز باید برای رسیدن به نانوساختارهایی با رسانش بالاتر تحقیقات بیشتری انجام شود. همچنین هدف دیگر دانشمندان از این طرح استفاده هر چه بیشتر از نور خورشید در محدوده وسیعی از طول موج می‌باشد.

تحقیقات بنیادی در زمینه تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی صورت می گیرد
تهران- خبرگزاری ایسکانیوز: دانشگاه LMU اخیراً ابزار کاتد پراکنی پیشرفته‌ای را به شرکت Surrey Nano System (تهیه‌کننده پیشرفته‌ترین ابزارها و روش‌های فراوری نانولوله‌

ها) برای تحقیقات بنیادی خود در زمینه تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی سفارش داده‌است.

به گزارش روز سه شنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران “ایسکانیوز”، استفاده از نسل جدید پیل‌های خورشیدی هیبریدی در مقایسه با سیستم‌های سیلیکونی فعلی، هزینه بسیار پایین‌تری دارد و مصرف برق محصولات الکترونیکی را به حد بسیار ناچیزی ‌رسانده، با
بر این اساس با توجه به کلیدی بودن دقت ساختاری در تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی پربازده، این موضوع فعالیت محققان در این زمینه را تشکیل می‌دهد.

بر اساس این گزارش و به نقل از نانو، این ابزار در واقع ترکیبی از ابزار پرتوگاما و سیستم کاتدپراکنی پیشرفته PVD(رسوب‌دهی بخار پلاسما) است که قابلیت خلأ بسیار بالای این دستگاه (۵*۱۰ -۹Torr) ـ که دو برابر دیگر دستگاه‌های کاتدپراکنی تجاری موجود است و امکان ساخت فیلم‌های آلومینیومی یکنواخت را فراهم می‌کند.
این فیلم‌ها پس از فراوری مجدد، غشاهای آلومینیومی بسیار متخلخلی را روی مواد پایه مختلف تشکیل خواهند داد و امکان استفاده از چهار هدف کاتدی همزمان در این ابزار، موجب می‌شود تا رسوب‌دهی لایه‌های سدکننده و سایر فیلم‌های درون لایه‌ای دیگر با سهولت بیشتری انجام شود که چسبندگی خوبی را بین ساختارهای فعال این پیل‌های خورشیدی ایجاد می‌کند.
با توجه به کیفیت بالای رسوب‌دهی این ابزار گاما می‌توان در آزمایش‌های متنوع کاتدی دیگر هم از آن استفاده کرد که به کمک این ابزار پیشرفته امکان انجام برنامه‌های تحقیق و توسعه و تولید در زمینه نانومهندسی، از جمله روش پیشگامانه و پیشرفته رشد دقیق نانولوله‌های کربنی در دماهای قابل مقایسه با روش‌های تولید نیمه‌رساناها فراهم می‌شود

پیل های خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند.
یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.
چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد.
عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مو

اد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.
واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر داردیک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت- با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.
۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی- در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.
یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد. در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد.
مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند.

لین فولرین کشف‌شده باکی‌بال بود، که به علت شباهت با

گنبد ژئودزی آرشیتکت معروف باکمینستر فولر، باکمینستر فولرین نیز خوانده می‌شد. این ماده را ریچارد اسمالی، رابرت کرل و هاری کروتو در سال ۱۹۸۵ در دانشگاه رایسِ هوستون، خلق کردند. این افراد به خاطر اکتشافشان در جایزه نوبلِ ۱۹۹۶ با یکدیگر

شریک شدند.
باکی‌بال مولکولی از ۶۰ اتم کربن (C60) به شکل یک توپ فوتبال است، که به صورت شش‌ضلعی‌ها و پنج‌ضلعی‌های به‌هم پیوسته‌ای آرایش یافته‌اند.
در اندک‌زمانی، فولرین‌های دیگری کشف شدند که از ۲۸ تا چندصد اتم کربن داشتند. با این حال C60 ارزان‌ترین و سهل‌الوصول‌ترین آنهاست و فولرین‌های بزرگ‌تر هزینه بسیار بیشتری دارند. لغت فولرین کل مجموعه مولکول‌های توخالی کربنی را که دارای ساختار پنج‌ضلعی و شش‌ضلعی می‌باشند، پوشش می‌دهد.
نانولوله‌های کربنی- که از لوله‌‌شدن صفحات گرافیتی با آرایش شش‌ضلعی ساخته می‌شوند- در صورت بسته‌بودن انتهایشان، خویشاوند نزدیک فولرین به حساب می‌آیند. در واقع آنها به مثابه فولرین‌هایی می‌باشند که با قراردادن کربن در نصف‌النهارشان به صورت لوله درآمده‌اند. با این حال در اینجا لفظ فولرین‌ها دربرگیرنده نانولوله‌ها نیست.
روش‌های تولید
درواقع فولرین‌ها به مقدار اندکی در طبیعت، در حین آتش‌سوزی و صاعقه‌زدگی پدید می‌آیند. شواهدی وجود دارد که انقراض موجودات دوره پرمین در ۲۵۰ میلیون سال پیش، حاصل برخورد یک شیء حاوی باکی‌بال‌ها بوده است. با این حال فولرین‌ها اولین‌بار در دوده حاصل از تبخیر لیزری گرافیت کشف شدند.
اولین فرآیند تولید انبوه، روش تخلیه قوس الکتریکی (یا کراچر- هوفمن) بود، که در سال ۱۹۹۰ با استفاده از الکترودهای گرافیتی توسعه‌یافت. در این فرآیند بیشتر C60 و C70تشکیل می‌شود. اما می‌توان با تغییراتی مثل استفاده از الکترودهای متخلخل‌تر به فولرین‌های بالاتر نیز دست یافت. با استفاده از حلال‌هایی همچون تولوئن می‌توان بهC60 با خلوص تقریباً ۱۰۰% دست یافت.
اندکی بعد، گروهی درمؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) شروع به تولید C60 در شعله بنزن کردند. از پیرولیزِ[۱] ترکیبات آروماتیک بسیاری برای تولید فولری

ن‌ها استفاده شد.
ثابت شده که روش‌هایی همچون اسپاترینگ و تبخیر با پرتو الکترونی (روی گرافیت)، موجب افزایش بازده تولید فولرین‌های بالاتری همچون C78, C76, C70 و C84 می‌شود. دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس (UCLA) در این زمینه اختراعاتی را به ثبت رسانده است.
خواص فولرین ها
باکی‌بال‌‌ها از نظر فیزیکی مولکول‌هایی بیش از حد، قوی هستند و قادرند فشارهای بسیار زیاد را تحمل کنند، به طوری که پس از تحمل ۳۰۰۰ اتمسفر فشار به شکل اولیه خود برمی‌گردند. به نظر می‌رسد استحکام فیزیکی آنها در بخش مواد دارای توان بالقوه‌ای باشد. با این حال آنها مثل نانولو‌له‌ها به جای پیوند شیمیایی، با نیروهای بسیار ضعیف‌تر

ی (نیروهای واندروالس) به هم می‌چسبند، که مشابه نیروهای نگهدارنده لایه‌های گرافیت است. این مسأله موجب می‌شود باکی‌بال‌‌ها مثل گرافیت دارای قابلیت روان‌کنندگی شوند؛ هر چند این مولکول‌ها به دلیل چسبیدن به شکاف‌ها برای بسیاری از کاربردها خیلی کوچکند.
باکی‌بال‌‌های چند پوسته موسوم به نانوپیازها (Nanonion)، بزرگ‌ترند و قابلیت بیشتری برای استفاده به عنوان روان‌کننده دارند. روش خلق آنها با خلوص بسیار بالا از طریق قوس الکتریکی زیرآبی در دسامبر ۲۰۰۱ توسط گروهی از دانشگاه کمبریج در انگلستان و مؤسسه هیمجی در ژاپن ارائه شد.
اینکه باکی‌بال‌‌ها به خوبی به یکدیگر نمی‌چسبند، به این معنا نیست که در جامدات دیگر کاربرد ندارند. وارد‌کردن مقادیر نسبتاً اندک از آنها در یک زمینه پلیمری، موقعیتی برای آنها به وجود می‌آورد که بخشی از استحکام بالا و دانستیه پایین آنها را به ماده حاصل می‌بخشد.

تحقیقاتی روی کاهش لغزندگی باکی‌بال‌‌ها انجام شده است. کمی قبل از روش فوق‌الذکر برای تولید نانوپیازها، لارس هولتمن و همکارانش از دانشگاه لینکوپینگ در سوئد برخی از اتم‌های کربن باکی‌بال‌ را با نیتروژن جایگزین کرده، موجب پیوند آنها با هم، به صورت ماده‌ای سخت اما الاستیک شدند. این باکی‌بال‌‌های اصلاح شده نیز پوسته‌هایی را روی خود شکل داده و به همین علت آنها نیز نانوپیاز خوانده می‌شوند.
فولرین‌ها و مواد مربوطه توانمندی بالایی در کاتالیزگری دارند. گروهی در مؤسسه فریتزهابر در برلین از باکی‌پیازها (باکی‌بال‌های چندلایه) در فرآیند مهم تبدیل اتیل بنزن به استایرن استفاده کرده‌اند. حداکثر راندمان راهکارهای موجود ۵۰% است، اما این محققان در تجربیات اولیه خود به راندمان ۶۲% رسیده و انتظار بیشتر از آن را هم دارند. با این حال به نظر می‌رسد خود باکی‌پیازها در حین واکنش مقداری از نظم ساختاری خود را از دست بدهند (Angewandte Chemie International Edition, 41, 1885-1888).
international SRI نیز متوجه خواص کاتالیزوری فولرین‌ها و مواد وابسته به آنها از جمله دوده حاصل‌شده در حین روش‌های قوس الکتریکی و احتراق شده است. این دوده حاوی انواع اشکال کربن است، که ممکن است تاحدی ساختار شش‌ و پنج‌ضلعی فولرین را داشته باشند، اما بخش‌های باز‌شده‌ای هم جهت کارکردهایی به عنوان یک کاتالیزور داشته باشند. از این دوده می‌توان برای هیدروژناسیون یا د‌هیدروژناسیون آروماتیک‌ها، اصلاح روغن‌های سنگین و تبدیل متان به هیدروکربن‌های بالاتر در فرآیندهای پیرولیتیک یا رفرمینگ استفاده کرد.  ذخیره داده تا پیل‌های خورشیدی برای آنها پیشنهاد شده است. محققان Virginia Tech از لایه‌های آلی انعطاف‌پذیر استفاده کرده‌اند. در حال حاضر کارآیی این پیل‌ها یک‌پنجم پیل‌های فوتوولتائیک سیلیکونی مرسوم است (حدود ۴-۳% در مقایسه با ۲۰-۱۵% پیل‌های خورشیدی مرسوم)، اما محققان امیدوارند با کنترل بهتر نانوساختارها به کارکرد قطعات سیلیکونی یا حتی فراتر از آن دست یابند

.
از خواص الکتریکی فولرین‌ها می‌توان استفاده‌های بالقوه‌ای نیز در آشکارسازهای نوری اشعه ایکس نمود، که کارهای Siemens از آن جمله است.
یک استفاده دیگر از خواص الکتریکی فولرین‌ها در پیل‌های سوختی است. سونی از آنها برای جایگزینی مولکول‌های بزرگ پلیمر در غشاهای الکترولیتی پیل‌های سوختی متانولی (جهت مصارف الکترونیکی شخصی) سود جسته است. نتیجه کار یک پیل سوختی بوده است که در دماهای پایین‌تر از نمونه‌های دارای غشای پلیمری کار می‌کند. سونی معتقد است این پیل سوختی می‌تواند ارزان‌تر هم تمام شود. سونی از فولرین‌ها در پیل‌های سوختی هیدروژنی هم استفاده کرده است تا از قابلیت‌ آنها در انتقال پروتون بهره‌برداری کند (غشاهای تبادل پروتون اساس این پیل‌های سوختی می‌باشند).
فولرین‌ها درون نانولوله‌ها نیز قرار داده شده‌اند تا چیزی به نام غلاف نخود[۲] پدید آید. اولین کار از این دست در اوایل ۲۰۰۲ در جنوب کره (دانشگاه ملی سئول) و آمریکا (دانشگاه پنسیلوانیا در فیلادلفیا) به ترتیب با استفاده از C82 و C60 صورت گرفت. فولرین‌ها رفتار الکتریکی نانولوله‌ها را تغییر داده، مناطقی با خواص نیمه‌رسانایی مختلف را پدید می‌آورند. نتیجه می‌تواند مجموعه‌ای از ترانزیستورهای پشت سرهم در یک نانولوله باشد. با تغییر مکان فولرین‌ها می‌توان این خواص را تغییر داد و حتی محققان دانشگاه ایالتی میشیگان پیشنهاد استفاده از آنها برای خلق قطعات حافظه را داده‌اند. با این حال چنین راهکاری بسیار دور از کاربرد است (راهکار

های رقیب بسیاری در نانوالکترونیک و حافظه وجود دارند).

“شبیه‌سازی کامپیوتری یک عنصر حافظه مبتنی بر نانولوله. نانولوله دربرگیرنده یک مولکول C60 است. C60 به دلیل حمل یک اتم قلیایی در قفس خود حاوی ی

ک بار شبکه‌ای است. با اعمال میدان الکتریکی می‌توان فولرین را بین دو سر این” “کپسول جابه‌جا کرد. دو کمینه انرژی این سیستم در هنگام اتصال C60 به دوسر کپسول است، که از آن می‌توان به بیت۰ و بیت ۱ استناد نمود. باتشکر از دیوید تومانک، دانشگاه ایالتی‌ میشیگان”
“http://www.pa.msu.edu/~tomanek”
مواد مبتنی بر فولرین‌ها مصارف مهمی در قطعات فوتونیک دارند (فوتونیک معادل الکترونیک است با این تفاوت که در آن از نور به جای الکتریسیته استفاده می‌شود). فولرین‌ها یک پاسخ نوری (تغییر خواص نوری در هنگام تابش نور) بسیار بزرگ را از خود نشان داده‌اند و ممکن است برای مصارف مخابراتی مناسب باشند. خواص نوری غیرخطی را می‌توان با افزایش یک یا چند اتم فلزی در بیرون یا درون قفس فولرین‌ها ارتقا داد.
فولرین‌ها همچنین در نابودی رادیکال‌های آزاد- که باعث آسیب بافت‌های زنده می‌شوند- مفیدند. لذا پیشنهاد شده است از آنها در مواد آرایشی جهت حفاظت پوست یا در درمان آسیب‌های عصبی ناشی از رادیکال‌ها- که نتایج آزمایش‌های آنها در خرگوش‌ها موفقیت‌آمیز بوده است- استفاده شود.
C60 هم‌اندازه بسیاری از مولکول‌های دارای فعالیت زیستی، همچون داروی پروزاک و هورمون‌های استروئیدی است. لذا سنگ بنای مناسبی برای واریانت‌های دارای فعالیت زیستی به شمار می‌رود. باکی‌بال‌ها کنشگریِ فیزیکی و شیمیایی بالایی نسبت به مکان فعال یک آنزیم مهم HIV، موسوم به HIV پروتئاز دارند و آن را مسدود می‌کنند. HIV پروتئاز هدف داروهای ضدایدز کنونی است، اما به علت عملکرد مشابه آنها ویروسHIV نسبت به آنها مقاوم شده است. باکی‌بال‌ها، HIV پروتئاز را به اشکال مختلفی هدف می‌‌گیرند و لذا مقاومت فوق‌الذکر نمی‌تواند مانع آن شود.
همان‌طور که پیش‌تر ذکر شد، پتانسیل C60 در حفاظت از اعصاب اثبات شده است و از محفظه‌های ساخته‌شده از آنها می‌توان برای دارورسانی سود جست. به مصارف باکی‌بال‌های حاوی اتم‌های محبوس‌شده – موسوم به فولرین‌های درون‌وجهی- بعداً اشاره خواهد شد.
علاقه قابل ملاحظه‌ای در نیمه دوم ۲۰۰۱ پس از تحقیق آزمایشگاه‌های بل و لوسنت پدید آمد. این تحقیق نشان داد که فولرین‌ها در بالای دمای نیتروژن مایع می‌توانند ابررسانا شوند. این یافته از آنجا مهم است که نیتروژن مایع نسبتاً ارزان است اما ایجاد دماهای پایین‌تر از آن بسیار سخت‌تر است. با این حال ابهاماتی در این مورد پدید آمد، چون محقق مربوطه – هندریک شون- چندی بعد در یک مطالعه الکترونیک مولکولی نیز از نمودارهای مشابهی استفاده کرد. بعدها کار باکی‌بال‌ها نیز مورد تشکیک قرار گرفت و تاکنون کسی کار او را تکرار نکرده است. البته ابررسانایی فولرین‌ها و مشتقات در دماهای بسیار پایین (چند ده درجه کلوین!)، اثبات شده است.
در همان زمان ادعای دیگری در مورد خاصیت مغناطیسی یک پلیمر ساخته‌شده از باکی‌بال‌ها در دمای اتاق- اولین مغناطیس غیرفلزی- مطرح شد. با این که اشتباهی در این مورد دیده نشده است، اما این کار هم تکرار نشده است. گذشته از این، کمی بع

د پلیمر دیگری گزارش شد که بدون باکی‌بال دارای همان خاصیت بود.
از فولرین‌ها می‌توان به عنوان پیش‌سازی برای دیگر مواد، همچون روکش‌های الماسی یا نانولوله‌ها استفاده کرد (مثلاً سونی با حرارت‌دادن فولرین‌ها و پلاتین به نانولوله‌ها رسیده است.
از فولرین‌ها به طور محدودی در تحقیقات بنیادی مکانیک کوانتومی استفاده شده است؛ چون آنها بزرگ‌ترین ذره‌ای هستند که در آنها دوگانگی موج- ذره ماده دیده شده است (در این تجربه مشاهده شده که یک مولکول C60 هم‌زمان از دو مجرای مختلف می‌گذرد).
کارکردی‌سازی
طی فرآیند موسوم به کارکردی‌سازی(functionalization)، می‌توان برای اصلاح خواص فولرین‌ها گروه‌های شیمیایی را به یک اتم کربن آنها متصل نمود. تعداد زیاد اتم‌های کربن موجود باعث ملقب‌شدن فولرین‌ها به جاسنجاقی مولکولی، مخصوصاً در متون پزشکی شرکت CSixty 
تحقیقات مربوط به کارکردی‌سازی فولرین‌ها به طور خاص در چند سال اخیر افزایش یافته است، تا به جای ایجاد پلیمرها، تحقیقات معطوف واریانت‌های دارای فعالیت زیستی شود.
یک مثال زیبا از گروه‌های عاملی طولانی، خلق توپ بدمینتون[۳] (شکل) توسط گروهی در دانشگاه توکیو بود. این مولکول‌ها در مصارف بلور مایع کاربرد خواهند داشت، که می‌تواند بسیار فراتر از نمایشگرهای بلور مایع و در زمینه‌هایی همچون اپتیک غیرخطی، فوتونیک و الکترونیک مولکولی باشد (Nature 419, 702-705).
دانشگاه توکیو کارهای جالبی در زمینه خلق مخلوط‌های فروسن‌ها و فولرین‌ها انجام داده است. فروسن‌ها ترکیباتی حاوی آهن و گروه‌های آلی هستند، که ده‌ها سال پس از زمان کشفشان توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. مخلوط آنها با فولرین‌ها می‌تواند منجر به تولید محفظه‌های دارورسانی با اساس نانوساختارهای دارای خواص الکترونیکی و فتونیکیِ مفید شود. در این دانشگاه محفظه‌هایی با بیش از حدود ۱۳۰۰۰ مولکول C60 اصلاح‌شده با نمک پتاسیم پنتافنیل فولرین، ساخته شده‌اند.
دانشگاه رایس با همکاری مؤسسه فیزیک فشار بالای آکادمی علوم روسیه بر روی فلوریناسیون پلی‌فولرین‌ها، زنجیره‌های پلیمری و صفحات C60 کار می‌کنند. پلی‌فولرین‌ها نسبت به پلیمرهای آلی همچون پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن یا نایلون از پایداری بسیار بیشتری برخوردارند و افزایش فلوئور به پلی‌فولرین‌ها به شیمیدانان کمک می‌کند تا راحت‌تر با آنها کار کنند.
محققان SRI International نیز روی خلق پلیمرهای مبتنی بر فولرین‌ها با اتصال گروه‌های آمین به C60 کار کرده‌اند. نتیجه کار، انواع پلیمرهای دارای اتصالات عرضی بوده است که برای روکش‌دهی پاششی، غوطه‌وری یا چرخشی مناسب می‌باشند و پایداری حرارتی بالایی دارند.
فولرین‌های درون‌وجهی
یک عرصه تحقیقاتی که لااقل به اندازه کارکردی‌سازی فولرین‌ها فعال است، جای‌دهی اتم‌ها درون آنهاست. به مواد حاصل، فولرین‌های درون‌وجهی گفته می‌شود، که به صورت X

@C60 بیان می‌شوند. (X اتم محبوس و C60 یک فولرین است). عناصر واکنش‌دهنده را می‌توان درون قفس فولرین‌ها تثبیت کرد. عنصر محبوس‌شده می‌تواند خواص الکترونی و مغناطیسی فولرین را تغییر دهد (می‌تواند الکترون خود را به فولرین ببخشد).

خلق فولرین‌های درون‌وجهی چالش‌برانگیز است. راهکارهای ساده آن، شامل خلق فولرین‌ها در حضور عنصر مورد نظر است، اما راندمان این روش معمولاً کمتر از ۱% است. با این حال برخی از محققان همچون لوتار دانچ از مؤسسه تحقیقات مواد و حالت جامد لایپ‌نیتز ادعا کرده‌اند، با تنظیم شرایط واکنش می‌توان به راندمان و انتخاب‌پذیری بالایی دست یافت.
یک راهکار دیگر، مخلوط ‌نمودن فولرین‌ها و مواد مورد نظر و قراردادن آنها در معرض دما یا فشار بالا یا استفاده از یک روش شیمیایی برای باز نمودن فولرین‌هاست. محققان UCLA نحوه ایجاد حفرات کاملاً بزرگ را کنترل کرده‌اند، اما بستن آنها هنوز خارج از کنترل است.
تعداد فراوانی از عناصر از جمله گازهای بی‌اثر در فولرین‌ها کپسوله شده‌اند. در این حالت اتم محبوس‌شده تمایلی برای پیوند با اتم‌های کربن پیرامون ندارد، اما می‌تواند مصارفی همچون تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) داشته باشد.
استفاده از فولرین‌های درون‌وجهی برای مصارف تصویربرداری پزشکی نیازمند محلول‌بودن آنها در آب است. فولرین‌های بالاتر (بالاتر از C60) مشتقاتی دارند که عموماً انحلال‌پذیرترند اما گران‌تر هم می‌باشند. فولرین‌های درون‌وجهی C60 معمولاً نامحلول‌تر و حساس‌تر به آب‌اند، اما در عوض ارزان‌تر می‌باشند.
کارکردی‌سازی می‌تواند قابلیت انحلال‌پذیری در آب و پایداری درهوا را بهتر کند. علاوه براین دیده شده که مشتقات C60 به‌خوبی از بدن دفع می‌شوند، حال آن که فولرین‌های بالاتر همچون C تمایل خود به تجمع‌ در شش، کبد و استخوان را آشکار کرده‌اند.
سازگاری نسبتاً بالای سیستم‌های زیستی به کربن، یکی از دلایل توانمندی باکی‌بال‌ها در مصارف پزشکی می‌باشد. از رسانش رادیوایزوتوپ‌ها به سلول‌های سرطانی تا MRI هرچیزی که درون حفاظ باکی‌بال‌ها باشد، از تماس با بدن در امان است.
از همه مهم‌تر این که باکی‌بال‌ها آنقدر کوچک هستند که از طریق کلیه و ترشحات بدن دفع شوند. با این حال سیستم‌های زیستی را می‌توان نسبت به باکی‌بال‌ها حساس نمود (مثلاً با استفاده از پادتن‌ها در روی آنها) تا حضور باکی‌بال‌ها را در بافت‌ها و سیالات زیستی آشکار کنند.
محققان دانشگاه رایس مولکول‌هایی از C60 و دیگر فولرین‌ها را طراحی کرده‌اند که دارای یک اتم درونی گادولینیوم و یک ضمیمه شیمیایی (جهت انحلال در آب) می‌باشند. در عوامل مرسوم ایجاد تباین MRI، اتم گادولینیوم به یک مولکول معمولی متصل می‌شود و به‌سرعت از بدن دفع می‌گردد، اما گادولینیوم محبوس در فولرین می‌تواند زمان درازتری را در بدن به سر ببرد.
همچنین محققان Virginia Tech سه اتم فلزی را به همراه یک اتم نیتروژن درون قفس فولرین C60 قرار می‌دهند، تا عوامل ایجاد تباین چندمنظوره‌ای را بسازند- مثلاً دو اتم برای تصویربرداری MRI و یکی برای تصویربرداری اشعه ایکس. جواز این کار به Luna Nanomaterials، که محصول خود را trimetaspheres می‌خواند، داده شده است. این شرکت مدعی است که عوامل ایجاد تباین او ۵۰ برابر عوامل مرسوم Magnevist (که ثبت اختراع آن در حال انقضاست) کارآیی دارد. Luna بازار عوامل ایجاد تباین MRI خود را یک میلیارد دلار برآورد کرده است.
Virginia Tech در اوایل ۲۰۰۲ در کاری دیگر، مشتق آلی یک متافولرین را ساخت که قابلیت انحلال بیشتری دارد و بیشتر به درد مصارف زیستی می‌خورد. هدف نهایی، چسباندن گروه‌های محلول در آب همچون پپتیدها یا زنجیره‌های آبدوست به آنها می‌باشد.
ساختارهای وابسته به فولرین‌ها

هنگام ملاحظه قابلیت‌ فولرین‌ها لازم است به ساختارهای جالب وابس کنیم.
علاوه بر این اگر هندسه‌های محتمل دیگر را درنظر داشته باشیم، وجود حلقه‌های ب

ا بیش از ۶ اتم (مثل هفت و هشت ضلعی‌ها) موجب ایجاد انحنا در خلاف جهت پنج‌ضلعی‌های فولرین‌ها می‌شود. اشکال کربنی مبتنی بر این انحنای منفی مدت‌ها پیش با نام شوارتزیت‌ها مطرح شده بودند و سرانجام در اواخر ۲۰۰۲ ساخته شدند (Applied Physics Letters 81, 3359-3361). این مواد به‌شدت متخلخل، قابلیت‌هایی در کاتالیزگری، ذخیره سوخت و زیست‌مواد دارند و بنابراین رقیب فولرین‌ها به شمار می‌‌آیند.
مواد دیگری که قابل توجه‌اند

، فولرین‌هایی هستند که از عناصری به غیر از کربن ساخته شده باشند. Applied Nanomaterials متخصص ساخت معادل‌های معدنی نانولوله‌ها و فولرین‌هاست. آنها ادعا می‌کنند ساخت این مواد ساده‌تر است و دارای مصارفی در بازار الکترونیک، کامپوزیت‌ها و رو

ان‌کننده‌ها می‌باشند.

۱ – تغییر ماهیت یک ماده با حرارت ولی بدون سوزاندن آن

نانوفوتونیک چیست ، چه می‌کند و چه خواهد بود؟
مثالی که برای نشان دادن این تعدد تعاریف استفاده م

ی‌شود این است که اگر از پنج صاحب‌نظر در حوزه نانو نظرخواهی شود، احتمالاً آنان پنج تعریف متفاوت از فناوری‌نانو ارائه خواهند کرد.
یکی از آنها به مواد و کاربردها، یکی به تجهیزاتی که دستکاری و تجسم اشیا و فرآیندها در سطح مولکولی را ممکن می‌سازند و دیگری به تمایز بین نانومواد و نانوفرآیندهای ساخت بشر و آنهایی که به طور طبیعی به وجود می‌آیند، اشاره خواهد کرد.
یک مورد هم احتمالاً بیشتر به این نکته که فناوری‌نانو چه چیزی نیست اشاره خواهد کرد تا این که چه چیزی هست. به طور مثال یک فناور به این نکته اشاره می‌کند که فناوری‌نانو را نباید به هر آن چه در سطح مولکولی اتفاق می‌افتد اطلاق کرد در غیر این صورت باید به فعالیت یک متصدی بار در آمریکا که برای تولید نوعی نوشیدنی، مولکول‌های مخمر جو سیاه را با مولکول‌های نوشیدنی شیرین افسنطین ترکیب می‌کند، فناوری‌نانو اطلاق کنیم.
حال به سراغ تعریفی می‌رویم که کاربرد بیشتری دارد (احتمالاً نفر پنجم!) و به ما برای رسیدن اهداف‌مان در این مقاله بیشتر کمک خواهد کرد:
به گفته بروس ویزمن، استاد دانشگاه رایس که اولین مرکز تحقیقاتی دانشگاه فناوری‌نانو در آمریکا را در سال ۱۹۹۳ تأسیس کرده است یک هم‌گرائی در جامعه علمی برای رسیدن به یک تعریف استاندارد شده وجود دارد که می‌توان آن را این گونه بیان کرد: دستکاری ماده در سطح مولکولی و اتمی برای به وجود آوردن ساختارهای مهندسی شده برای کاربردهای معین.
تأثیرات فناروی نانو بر فناوری فوتونیک چقدر خواهد بود؟
به طور بالقوه بسیار زیاد. بنابر گزارش منتشر شده در ژانویه ۲۰۰۵ به وسیله Business Communications (Norwalk)، بازار جهانی تجهیزات نانوفوتونیک از ۴۲۱ میلیون دلار در سال ۲۰۰۴ به ۳/۹ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۹ خواهد رسید که کاربردهایی کلیدی، بین دیودهای نورافشان و نور میدان- نزدیک متغیر خواهد بود.
حوزه‌های کاربردی نانوفوتونیک
یکی از گزارش‌هایی که امسال توسط شرکت Strategies با مسئولیت نامحدود در mountainview کانادا منتشر شده است، اشاره می‌کند که کاربردهای کوتاه مدت نانوفوتونیک به چهار دسته اصلی نمایشگرها، دیودها، نورافشان، سلول‌های خورشیدی (دریافت کننده‌های انرژی خورشیدی) و حسگرهای زیست شیمیایی تقسیم خواهد شد و بازار نهایی آن از مسائل مربوط به امنیت و پزشکی تا هوش کنترل شده و فناوری اط

لاعات و ارتباطات گسترده خواهد بود.
در حوزه فناوری‌های تواناساز سه فناوری که رشد بیشتری نسبت به دیگر فناوری‌های نانوفوتونیک داشته‌اند نقاط کوانتومی، نانولوله‌های کربنی و بلور‌های فوتونیکی بوده‌اند.
نقاط کوانتومی در حجم وسیعی برای کاربر

دهایی چون زیست پزشکی تولید می‌شوند. همین طور نانولوله‌های کربنی کاربردهای جدیدی در خودرو، پزشکی، نمایشگرها و محاسبات می‌یابند. بلور‌های فوتونیکی نیز به جهان نانو هجوم آورده‌اند. به طور مثال در IBM محققان از بلور‌های فوتونیک برای ساخت مدارهای نانوفوتونیک استفاده می‌کنند (که هم‌اکنون ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر هستند) که هدف نهایی آنها به وجود آوردن ‌نانوفوتونیک با قابلیت تطبیق‌پذیری با نیمه‌رساناهای اکسید فلزی یا همان CMOSها برای دستیابی به تولید انبوه مدار مجتمع‌های فوتونیکی و به طور تدریجی مدارهای نانوئی ۱۰۰ نانومتری و کوچکتر است.
شناسایی زیرساخت‌های حیاتی برای توسعه نانوفوتونیک :
سؤالی که پیش آمد این است که در صورتی که کشور ما بخواهد به توسعه نانوفوتونیک پرداخته و از کاربردهای آن بهره‌مند گردد، کدام فناوری‌ها نقش حیاتی‌تری را در این راه ایفا خواهند کرد و در صورت عدم وجود آنها تلاش برای دسترسی به آنها در اولویت قرار خواهد گرفت که البته پاسخ به چنین سؤالی نیاز به تحقیقات عمیق و طولانی مدت دارد که از حوصله این مقاله خارج است ولی برای به دست آوردن یک پاسخ ابتدایی و نسبتاً منطقی می‌توان از یک مدل ساده استفاده کرد.
ابتدا باید کاربردهای اصلی نانوفوتونیک و فناوری‌های مربوط به هر کدام را شناسایی نمود و بررسی کرد کدام فناوری‌ها به اکثر کاربردهای مادر مربوط می‌شوند که البته در این راه باید به دلیل یافتن پاسخی قطعی‌تر برای کاربردهای مختلف است ضریبی قائل شد. فناوری‌هایی که از اهمیت کمتری برخوردارند و نمره بالائی کسب نکرده، مشخص شوند تا تلاش برای دسترسی به آنها باعث صرف منابع در زمینه‌های بدون اولویت نشود.
همان طور که ذکر کردیم کاربردهای کوتاه مدت و سودآوری نانوفوتونیک به چهار دسته اصلی نمایشگرهای دیود نورافشان، پیل‌های خورشیدی و حسگرهای زیست شیمیایی تقسیم خواهند شد، پس ما برای فناوری‌های مربوط به ای

ن ۴ دسته ضریب ۲ قائل خواهیم شد.
کاربردها فناوری‌های مرتبط
نمایشگرها نانولوله‌های کربنی، نانوذرات
دیودهای نورافشان نانوذرات، بلور‌های فوتونکی
سلول‌های خورشیدی نانوسیم، فولرین‌های کربنی، فناوری مواد آلی، نانوذرات
حسگرها وعلامت‌گذارهای سیال زیست شیمیایی نانوذرات، نانوسیم، بلور‌های فوتونیکی، نانوسیالات، SPR (تشدید پلاسمون سطح ما ف

یبرهای میکروساختار، فوتونیک‌های سیلیکونی
لیزرهای دیودی نقاط کوانتومی، بلور‌های فوتونیکی
ارتباط درونی تراشه نانوذرات، بلور‌های فوتونیکی، فوتونیک‌های سیلیکونی
حسگرها و جفتگرهای نوری نانوذرات، فوتونیک‌های سیلیکونی
لیتوگرافی با ابزار لیزر اپتیک‌های زیر طول موج
فیبرهای ویژه فیبرهای میکروساختار

شکل ۲- کاربردهای اصلی نانوفوتونیک و فناوری‌‌های مرتبط
نمایشگرها ۲× دیودها نورافشان۲×
سلول‌های خورشیدی
۲×
حسگرها و علامت‌گذارهای
زیست شیمیایی
۲×
لیزرهای دیودی ارتباط درون تراشه حسگرها و جفتگرهای نوری لیتورافی با ابزار لیزر فیبرهای ویژه
نانولوله‌های کربنی 
نانوذرات      
بلورهای فوتونیکی   
نانوسیم  
فولرین‌های کربنی 
فناوری مواد آلی 
نانوسیالات 
SPR (تشدید پلاسمون سطح) 
فیبرهای میکروساختار  
فوتونیک‌های سیلیکونی   
اپتیک‌های زیر طول موج 
نقاط کوانتومی 

شکل ۳- بررسی بر کاربردترین فناوری‌ها در نانوف

وتونیک
نمره محاسبه شده برای هر یک از فناوری‌ها بدون اعمال ضریب:
نانوذرات= ۵ بلور‌های فوتونیکی=۴ فوتونیک‌های سیلیکونی=۳ نانوسیم= ۲ فیبرهای میکروساختار= ۲
فولرین‌های کربن= ۱ فناوری مواد آلی= ۱ نانوسیالات= ۱ SPR= 1 نانولوله‌های کربنی= ۱

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 36 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد