پیل خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی كه معمولاً از سیلسیوم تك 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 كه نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است كه با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می كند. یك لایه بالایی از نوع n كه تشكیل دهنده پیوند pn است برای این كه مقاومت اندكی

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 كنند تا جریان را جمع آوری كنند. یك پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میكرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی كه سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.
چنانچه كسی این ساختار را با ساختار یك مدار مجتمع (ic) مقایسه كند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یك مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میكرون دارد و عملكرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم كاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یك مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به كار برد. خواننده عزیز ممكن است تعجب كند كه چرا یك فصل كامل از كتاب به مواد تشكیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها
واقعیت امر این است كه 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 كه هزینه تولید الكتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشكیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الكتریكی تولید شده
هزینه توان خروجی یك سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر كیلووات ساعت
با راندمان پیل و مجموعه یكپارچه آن و كلیه هزینه هایی كه در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازكننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی كه 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 یك سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شكل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی كه سیستم مذكور باید كار كند تا مقدار انرژی الكتریكی معادل كل انرژی به كار رفته در ساخت آن سیستم را تولید كند. 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 كند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یك سیستم اقتصاد آزاد ایده آل كارآیی بازپرداخت انرژی یك سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تكنولوژیست ها و تعیین كنندگان خط مشی سیاسی هر گاه كه دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می كند.
یا به آنها كمك مالی می كند 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 كنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب كوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی كه برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.
در دسترس بودن مواد به كار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یك نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به كار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است كه از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الكتریكی نیمه هادیهایی مانند سولفید كادمیم 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 پيل خورشيدي گياه ‌مانند با كمك فناوري ‌نانو

ساخت پيل خورشيدي گياه ‌مانند با كمك فناوري ‌نانو

با استفاده از پيل‌هاي خورشيدي لايه نازك آلي فناوري‌نانو، يك نمونه پيل خورشيدي شاخ و برگ‌دار شبيه گياه ساخته‌ شد.

به گزارش خبرگزاري فارس به نقل از پايگاه ستاد فناوري نانو، مؤسسه ملي

علوم و فناوري صنعتي پيشرفته(AIST)، شركت ميتسوبيشي و شركت توكي در ژاپن، با استفاده از پيل‌هاي خورشيدي لايه نازكِ آلي فناوري‌نانو، يك نمونه پيل خورشيدي شاخ و برگ‌دار شبيه گياه ساخته‌اند. اين پيل خورشيدي به رنگ سبز روشن است.
اين پيل خورشيدي لايه نازك آلي، شامل يك بستر پلاستيكي، يك لاية فتالوسي‌

آنين و يك لاية فولرين است و هشت پيل خورشيدي ۵/۱ سانتي‌متر مربعي نيز دارد كه مانند برگ‌هاي يك گياه به هم متصل هستند و در مجموع يك واحد پيل خورشيدي حدود ۶۰ سانتي‌متر مربع را تشكيل مي‌دهند.
AIST، ميتسوبيشي و توكي با آب‌بندي اين پيل خورشيدي با يك لاية محافظ خيلي نازك براي جلوگيري از ورود آب و اكسيژن، دوام و طول عمر آن را بهبود دادند.
هدف نهايي اين شركت‌ها، توسعة استفاده از اين پيل‌هاي خورشيدي لايه نازك آلي در زمينه‌هايي؛ از قبيل مواد معماري شامل ‌ديوارها و پنجره‌ها، مواد البسه، وسايل تزئيني و اسباب‌بازي‌هايي است كه در آنها طرح و شكل اهميت 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 پيل‌‌ خورشيدي انعطاف‌پذير با کمک نانو

نويسنده: sahar_pashayi | بازديدها: ۶۶

به نظر نانزيو موتا و اريك واكلاويك دو محقق استراليايي كه روي اين طرح مطالعه مي‌كنند، اين پيل‌هاي خورشيدي جديد جايگزين مناسب و بادوامي براي پيل‌خورشيدي گران، سنگين و ظريف سيلكوني مي باشد.
در حال حاضر دانشگاه فناوري کوئينزلند و ديگر دانشگاه‌هاي استراليا روي پروژه منابع انرژي تجديدپذير كار مي‌كنند كه بخشي از آن به فناوري نانو اختصاص دارد. دانشمندان نانو در اين دانشگاه از يك ورقه پليمري قابل انعطاف كه مي‌توان آن را لوله كرده و به هر نقطه‌اي جهت شارژ وسايل ارتباطي برد، براي ساخت اين پيل خورشيدي استفاده كرده‌اند. در اين ورقه كه ضخامت آن ۱۰۰ نانومتر و وزن آن ۱۰ ميكروگرم در سانتي‌متر مربع است، از مواد كامپوزيتي ارزان از جنس نانولوله‌هاي كربني به ضخامت يك‌دهم تار موي انسان و نيز پليمر رسانا استفاده شده است.
محققان درصددند تا با قرار دادن نانولوله‌هاي كربني داخل پليمررسانا كارايي فوتوولتائيك اين مواد را افزايش دهند. روش كار چنين است كه از كنار هم قرار دادن قطعات پليمري و اتصال آنها به هم مي‌توان نيروي برق بيشتري توليد كرد، ضمن آن كه اندازه دستگاه را هم مي‌توان بر حسب نياز مصرف‌كننده افزايش داد.
حتي مي‌توان چادرهايي ساخت كه بخشي از آن را اين پليمر قابل انعطاف رسانا تشكيل داده باشد. اين دستگاه طوري است كه با قرار گرفتن در معرض نور مي‌تواند آن را جذب و به الكتريسته تبديل نمايد. همچنين اين پليمر جايگزين مناسبي براي پيل‌هاي خورشيدي ظريف، سنگين و گران قيمت سيليكوني مي‌باشد.
به عنوان مثال مي‌توان تلفن همراهي داشت كه پشت بدنه آن از پلاستيك فوتوولتائيك ساخته شده باشد و به اين ترتيب تنها با قرار دادن آن در معرض نور مي‌توان باتري تلفن همراه را شارژ نمود.
در اين پروژه كه هنوز تا رسيدن به مرحله تجاري شدن فاصله دارد بين ۲۰۰ تا ۳۰۰ هزار دلار هزينه شده است و اگر كارايي آن به اثبات رسد هزينه توليد برق به اين روش قابل رقابت با ديگر روش‌ها خواهد بود. و البته هنوز بايد براي رسيدن به نانوساختارهايي با رسانش بالاتر تحقيقات بيشتري انجام شود. همچنين هدف ديگر دانشمندان از اين طرح استفاده هر چه بيشتر از نور خورشيد در محدوده وسيعي از طول موج مي‌باشد.

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 زمینة 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 پیشرفتة 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.

لين فولرين كشف‌شده باكي‌بال بود، كه به علت شباهت با

گنبد ژئودزي آرشيتكت معروف باكمينستر فولر، باكمينستر فولرين نيز خوانده مي‌شد. اين ماده را ريچارد اسمالي، رابرت كرل و هاري كروتو در سال ۱۹۸۵ در دانشگاه رايسِ هوستون، خلق كردند. اين افراد به خاطر اكتشافشان در جايزه نوبلِ ۱۹۹۶ با يكديگر

شريك شدند.
باكي‌بال مولكولي از ۶۰ اتم كربن (C60) به شكل يك توپ فوتبال است، كه به صورت شش‌ضلعي‌ها و پنج‌ضلعي‌هاي به‌هم پيوسته‌اي آرايش يافته‌اند.
در اندك‌زماني، فولرين‌هاي ديگري كشف شدند كه از ۲۸ تا چندصد اتم كربن داشتند. با اين حال C60 ارزان‌ترين و سهل‌الوصول‌ترين آنهاست و فولرين‌هاي بزرگ‌تر هزينه بسيار بيشتري دارند. لغت فولرين كل مجموعه مولكول‌هاي توخالي كربني را كه داراي ساختار پنج‌ضلعي و شش‌ضلعي مي‌باشند، پوشش مي‌دهد.
نانولوله‌هاي كربني- كه از لوله‌‌شدن صفحات گرافيتي با آرايش شش‌ضلعي ساخته مي‌شوند- در صورت بسته‌بودن انتهايشان، خويشاوند نزديك فولرين به حساب مي‌آيند. در واقع آنها به مثابه فولرين‌هايي مي‌باشند كه با قراردادن كربن در نصف‌النهارشان به صورت لوله درآمده‌اند. با اين حال در اينجا لفظ فولرين‌ها دربرگيرنده نانولوله‌ها نيست.
روش‌هاي توليد
درواقع فولرين‌ها به مقدار اندكي در طبيعت، در حين آتش‌سوزي و صاعقه‌زدگي پديد مي‌آيند. شواهدي وجود دارد كه انقراض موجودات دورة پرمين در ۲۵۰ ميليون سال پيش، حاصل برخورد يك شيء حاوي باكي‌بال‌ها بوده است. با اين حال فولرين‌ها اولين‌بار در دودة حاصل از تبخير ليزري گرافيت كشف شدند.
اولين فرآيند توليد انبوه، روش تخلية قوس الكتريكي (يا كراچر- هوفمن) بود، كه در سال ۱۹۹۰ با استفاده از الكترودهاي گرافيتي توسعه‌يافت. در اين فرآيند بيشتر C60 و C70تشكيل مي‌شود. اما مي‌توان با تغييراتي مثل استفاده از الكترودهاي متخلخل‌تر به فولرين‌هاي بالاتر نيز دست يافت. با استفاده از حلال‌هايي همچون تولوئن مي‌توان بهC60 با خلوص تقريباً ۱۰۰% دست يافت.
اندكي بعد، گروهي درمؤسسه فناوري ماساچوست (MIT) شروع به توليد C60 در شعله بنزن كردند. از پيروليزِ[۱] تركيبات آروماتيك بسياري براي توليد فولري

ن‌ها استفاده شد.
ثابت شده كه روش‌هايي همچون اسپاترينگ و تبخير با پرتو الكتروني (روي گرافيت)، موجب افزايش بازده توليد فولرين‌هاي بالاتري همچون C78, C76, C70 و C84 مي‌شود. دانشگاه كاليفرنيا در لوس آنجلس (UCLA) در اين زمينه اختراعاتي را به ثبت رسانده است.
خواص فولرین ها
باکي‌بال‌‌ها از نظر فيزيکي مولکول‌هايي بيش از حد، قوي هستند و قادرند فشارهاي بسيار زياد را تحمل کنند، به طوري كه پس از تحمل ۳۰۰۰ اتمسفر فشار به شکل اوليه خود برمي‌گردند. به نظر مي‌رسد استحکام فيزيکي آنها در بخش مواد داراي توان بالقوه‌اي باشد. با اين حال آنها مثل نانولو‌له‌ها به جاي پيوند شيميايي، با نيروهاي بسيار ضعيف‌تر

ي (نيروهاي واندروالس) به هم مي‌چسبند، که مشابه نيروهاي نگهدارندة لايه‌هاي گرافيت است. اين مسأله موجب مي‌شود باکي‌بال‌‌ها مثل گرافيت داراي قابليت روان‌کنندگي شوند؛ هر چند اين مولکول‌ها به دليل چسبيدن به شکاف‌ها براي بسياري از کاربردها خيلي کوچکند.
باکي‌بال‌‌هاي چند پوسته موسوم به نانوپيازها (Nanonion)، بزرگ‌ترند و قابليت بيشتري براي استفاده به عنوان روان‌کننده دارند. روش خلق آنها با خلوص بسيار بالا از طريق قوس الکتريکي زيرآبي در دسامبر ۲۰۰۱ توسط گروهي از دانشگاه کمبريج در انگلستان و مؤسسة هيمجي در ژاپن ارائه شد.
اينکه باکي‌بال‌‌ها به خوبي به يکديگر نمي‌چسبند، به اين معنا نيست که در جامدات ديگر کاربرد ندارند. وارد‌کردن مقادير نسبتاً اندک از آنها در يک زمينة پليمري، موقعيتي براي آنها به وجود مي‌آورد كه بخشي از استحکام بالا و دانستية پايين آنها را به مادة حاصل مي‌بخشد.

تحقيقاتي روي کاهش لغزندگي باکي‌بال‌‌ها انجام شده است. کمي قبل از روش فوق‌الذکر براي توليد نانوپيازها، لارس هولتمن و همکارانش از دانشگاه لينکوپينگ در سوئد برخي از اتم‌هاي کربن باکي‌بال‌ را با نيتروژن جايگزين کرده، موجب پيوند آنها با هم، به صورت ماده‌اي سخت اما الاستيک شدند. اين باکي‌بال‌‌هاي اصلاح شده نيز پوسته‌هايي را روي خود شکل داده و به همين علت آنها نيز نانوپياز خوانده مي‌شوند.
فولرين‌ها و مواد مربوطه توانمندي بالايي در كاتاليزگري دارند. گروهي در مؤسسة فريتزهابر در برلين از باكي‌پيازها (باكي‌بال‌هاي چندلايه) در فرآيند مهم تبديل اتيل بنزن به استايرن استفاده كرده‌اند. حداكثر راندمان راهكارهاي موجود ۵۰% است، اما اين محققان در تجربيات اوليه خود به راندمان ۶۲% رسيده و انتظار بيشتر از آن را هم دارند. با اين حال به نظر مي‌رسد خود باكي‌پيازها در حين واكنش مقداري از نظم ساختاري خود را از دست بدهند (Angewandte Chemie International Edition, 41, 1885-1888).
international SRI نيز متوجه خواص كاتاليزوري فولرين‌ها و مواد وابسته به آنها از جمله دودة حاصل‌شده در حين روش‌هاي قوس الكتريكي و احتراق شده است. اين دوده حاوي انواع اشكال كربن است، كه ممكن است تاحدي ساختار شش‌ و پنج‌ضلعي فولرين را داشته باشند، اما بخش‌هاي باز‌شده‌اي هم جهت كاركردهايي به عنوان يك كاتاليزور داشته باشند. از اين دوده مي‌توان براي هيدروژناسيون يا د‌هيدروژناسيون آروماتيك‌ها، اصلاح روغن‌هاي سنگين و تبديل متان به هيدروكربن‌هاي بالاتر در فرآيندهاي پيروليتيك يا رفرمينگ استفاده كرد.  ذخيرة داده تا پيل‌هاي خورشيدي براي آنها پيشنهاد شده است. محققان Virginia Tech از لايه‌هاي آلي انعطاف‌پذير استفاده كرده‌اند. در حال حاضر كارآيي اين پيل‌ها يك‌پنجم پيل‌هاي فوتوولتائيك سيليكوني مرسوم است (حدود ۴-۳% در مقايسه با ۲۰-۱۵% پيل‌هاي خورشيدي مرسوم)، اما محققان اميدوارند با كنترل بهتر نانوساختارها به كاركرد قطعات سيليكوني يا حتي فراتر از آن دست يابند

.
از خواص الكتريكي فولرين‌ها مي‌توان استفاده‌هاي بالقوه‌اي نيز در آشكارسازهاي نوري اشعه ايكس نمود، كه كارهاي Siemens از آن جمله است.
يك استفادة ديگر از خواص الكتريكي فولرين‌ها در پيل‌هاي سوختي است. سوني از آنها براي جايگزيني مولكول‌هاي بزرگ پليمر در غشاهاي الكتروليتي پيل‌هاي سوختي متانولي (جهت مصارف الكترونيكي شخصي) سود جسته است. نتيجة كار يك پيل سوختي بوده است كه در دماهاي پايين‌تر از نمونه‌هاي داراي غشاي پليمري كار مي‌كند. سوني معتقد است اين پيل سوختي مي‌تواند ارزان‌تر هم تمام شود. سوني از فولرين‌ها در پيل‌هاي سوختي هيدروژني هم استفاده كرده است تا از قابليت‌ آنها در انتقال پروتون بهره‌برداري كند (غشاهاي تبادل پروتون اساس اين پيل‌هاي سوختي مي‌باشند).
فولرين‌ها درون نانولوله‌ها نيز قرار داده شده‌اند تا چيزي به نام غلاف نخود[۲] پديد آيد. اولين كار از اين دست در اوايل ۲۰۰۲ در جنوب كره (دانشگاه ملي سئول) و آمريكا (دانشگاه پنسيلوانيا در فيلادلفيا) به ترتيب با استفاده از C82 و C60 صورت گرفت. فولرين‌ها رفتار الكتريكي نانولوله‌ها را تغيير داده، مناطقي با خواص نيمه‌رسانايي مختلف را پديد مي‌آورند. نتيجه مي‌تواند مجموعه‌اي از ترانزيستورهاي پشت سرهم در يك نانولوله باشد. با تغيير مكان فولرين‌ها مي‌توان اين خواص را تغيير داد و حتي محققان دانشگاه ايالتي ميشيگان پيشنهاد استفاده از آنها براي خلق قطعات حافظه را داده‌اند. با اين حال چنين راهكاري بسيار دور از كاربرد است (راهكار

هاي رقيب بسياري در نانوالكترونيك و حافظه وجود دارند).

“شبيه‌سازي كامپيوتري يك عنصر حافظه مبتني بر نانولوله. نانولوله دربرگيرنده يك مولكول C60 است. C60 به دليل حمل يك اتم قليايي در قفس خود حاوي ي

ك بار شبكه‌اي است. با اعمال ميدان الكتريكي مي‌توان فولرين را بين دو سر اين” “كپسول جابه‌جا كرد. دو كمينة انرژي اين سيستم در هنگام اتصال C60 به دوسر كپسول است، كه از آن مي‌توان به بيت۰ و بيت ۱ استناد نمود. باتشكر از ديويد تومانك، دانشگاه ايالتي‌ ميشيگان”
“http://www.pa.msu.edu/~tomanek”
مواد مبتني بر فولرين‌ها مصارف مهمي در قطعات فوتونيك دارند (فوتونيك معادل الكترونيك است با اين تفاوت كه در آن از نور به جاي الكتريسيته استفاده مي‌شود). فولرين‌ها يك پاسخ نوري (تغيير خواص نوري در هنگام تابش نور) بسيار بزرگ را از خود نشان داده‌اند و ممكن است براي مصارف مخابراتي مناسب باشند. خواص نوري غيرخطي را مي‌توان با افزايش يك يا چند اتم فلزي در بيرون يا درون قفس فولرين‌ها ارتقا داد.
فولرين‌ها همچنين در نابودي راديكال‌هاي آزاد- كه باعث آسيب بافت‌هاي زنده مي‌شوند- مفيدند. لذا پيشنهاد شده است از آنها در مواد آرايشي جهت حفاظت پوست يا در درمان آسيب‌هاي عصبي ناشي از راديكال‌ها- كه نتايج آزمايش‌هاي آنها در خرگوش‌ها موفقيت‌آميز بوده است- استفاده شود.
C60 هم‌اندازة بسياري از مولكول‌هاي داراي فعاليت زيستي، همچون داروي پروزاك و هورمون‌هاي استروئيدي است. لذا سنگ بناي مناسبي براي واريانت‌هاي داراي فعاليت زيستي به شمار مي‌رود. باكي‌بال‌ها كنشگريِ فيزيكي و شيميايي بالايي نسبت به مكان فعال يك آنزيم مهم HIV، موسوم به HIV پروتئاز دارند و آن را مسدود مي‌كنند. HIV پروتئاز هدف داروهاي ضدايدز كنوني است، اما به علت عملكرد مشابه آنها ويروسHIV نسبت به آنها مقاوم شده است. باكي‌بال‌ها، HIV پروتئاز را به اشكال مختلفي هدف مي‌‌گيرند و لذا مقاومت فوق‌الذكر نمي‌تواند مانع آن شود.
همان‌طور كه پيش‌تر ذكر شد، پتانسيل C60 در حفاظت از اعصاب اثبات شده است و از محفظه‌هاي ساخته‌شده از آنها مي‌توان براي دارورساني سود جست. به مصارف باكي‌بال‌هاي حاوي اتم‌هاي محبوس‌شده – موسوم به فولرين‌هاي درون‌وجهي- بعداً اشاره خواهد شد.
علاقة قابل ملاحظه‌اي در نيمه دوم ۲۰۰۱ پس از تحقيق آزمايشگاه‌هاي بل و لوسنت پديد آمد. اين تحقيق نشان داد كه فولرين‌ها در بالاي دماي نيتروژن مايع مي‌توانند ابررسانا شوند. اين يافته از آنجا مهم است كه نيتروژن مايع نسبتاً ارزان است اما ايجاد دماهاي پايين‌تر از آن بسيار سخت‌تر است. با اين حال ابهاماتي در اين مورد پديد آمد، چون محقق مربوطه – هندريك شون- چندي بعد در يك مطالعه الكترونيك مولكولي نيز از نمودارهاي مشابهي استفاده كرد. بعدها كار باكي‌بال‌ها نيز مورد تشكيك قرار گرفت و تاكنون كسي كار او را تكرار نكرده است. البته ابررسانايي فولرين‌ها و مشتقات در دماهاي بسيار پايين (چند ده درجه كلوين!)، اثبات شده است.
در همان زمان ادعاي ديگري در مورد خاصيت مغناطيسي يك پليمر ساخته‌شده از باكي‌بال‌ها در دماي اتاق- اولين مغناطيس غيرفلزي- مطرح شد. با اين كه اشتباهي در اين مورد ديده نشده است، اما اين كار هم تكرار نشده است. گذشته از اين، كمي بع

د پليمر ديگري گزارش شد كه بدون باكي‌بال داراي همان خاصيت بود.
از فولرين‌ها مي‌توان به عنوان پيش‌سازي براي ديگر مواد، همچون روكش‌هاي الماسي يا نانولوله‌ها استفاده كرد (مثلاً سوني با حرارت‌دادن فولرين‌ها و پلاتين به نانولوله‌ها رسيده است.
از فولرين‌ها به طور محدودی در تحقيقات بنيادي مكانيك كوانتومي استفاده شده است؛ چون آنها بزرگ‌ترين ذره‌اي هستند كه در آنها دوگانگي موج- ذره ماده ديده شده است (در اين تجربه مشاهده شده كه يك مولكول C60 هم‌زمان از دو مجراي مختلف مي‌گذرد).
كاركردي‌سازي
طي فرآيند موسوم به كاركردي‌سازي(functionalization)، مي‌توان براي اصلاح خواص فولرين‌ها گروه‌هاي شيميايي را به يك اتم كربن آنها متصل نمود. تعداد زياد اتم‌هاي كربن موجود باعث ملقب‌شدن فولرين‌ها به جاسنجاقي مولكولي، مخصوصاً در متون پزشكي شركت CSixty 
تحقيقات مربوط به كاركردي‌سازي فولرين‌ها به طور خاص در چند سال اخير افزايش يافته است، تا به جاي ايجاد پليمرها، تحقيقات معطوف واريانت‌هاي داراي فعاليت زيستي شود.
يك مثال زيبا از گروه‌های عاملی طولاني، خلق توپ بدمینتون[۳] (شكل) توسط گروهي در دانشگاه توكيو بود. اين مولكول‌ها در مصارف بلور مايع كاربرد خواهند داشت، كه مي‌تواند بسيار فراتر از نمايشگرهاي بلور مايع و در زمينه‌هايي همچون اپتيك غيرخطي، فوتونيك و الكترونيك مولكولي باشد (Nature 419, 702-705).
دانشگاه توكيو كارهاي جالبي در زمينه خلق مخلوط‌هاي فروسن‌ها و فولرين‌ها انجام داده است. فروسن‌ها تركيباتي حاوي آهن و گروه‌هاي آلي هستند، كه ده‌ها سال پس از زمان كشفشان توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند. مخلوط آنها با فولرين‌ها مي‌تواند منجر به توليد محفظه‌هاي دارورساني با اساس نانوساختارهاي داراي خواص الكترونيكي و فتونيكيِ مفيد شود. در اين دانشگاه محفظه‌هايي با بيش از حدود ۱۳۰۰۰ مولكول C60 اصلاح‌شده با نمك پتاسيم پنتافنيل فولرين، ساخته شده‌اند.
دانشگاه رايس با همكاري مؤسسة فيزيك فشار بالاي آكادمي علوم روسيه بر روي فلوريناسيون پلي‌فولرين‌ها، زنجيره‌هاي پليمري و صفحات C60 كار مي‌كنند. پلي‌فولرين‌ها نسبت به پليمرهاي آلي همچون پلي‌اتيلن، پلي‌پروپيلن يا نايلون از پايداري بسيار بيشتري برخوردارند و افزايش فلوئور به پلي‌فولرين‌ها به شيميدانان كمك مي‌كند تا راحت‌تر با آنها كار كنند.
محققان SRI International نيز روي خلق پليمرهاي مبتني بر فولرين‌ها با اتصال گروه‌هاي آمين به C60 كار كرده‌اند. نتيجه كار، انواع پليمرهاي داراي اتصالات عرضي بوده است كه براي روكش‌دهي پاششي، غوطه‌وري يا چرخشي مناسب مي‌باشند و پايداري حرارتي بالايي دارند.
فولرين‌هاي درون‌وجهي
يك عرصه تحقيقاتي كه لااقل به اندازه كاركردي‌سازي فولرين‌ها فعال است، جاي‌دهي اتم‌ها درون آنهاست. به مواد حاصل، فولرين‌هاي درون‌وجهي گفته مي‌شود، كه به صورت X

@C60 بيان مي‌شوند. (X اتم محبوس و C60 يك فولرين است). عناصر واكنش‌دهنده را مي‌توان درون قفس فولرين‌ها تثبيت كرد. عنصر محبوس‌شده مي‌تواند خواص الكتروني و مغناطيسي فولرين را تغيير دهد (مي‌تواند الكترون خود را به فولرين ببخشد).

خلق فولرين‌هاي درون‌وجهي چالش‌برانگيز است. راهكارهاي سادة آن، شامل خلق فولرين‌ها در حضور عنصر مورد نظر است، اما راندمان اين روش معمولاً كمتر از ۱% است. با اين حال برخي از محققان همچون لوتار دانچ از مؤسسه تحقيقات مواد و حالت جامد لايپ‌نيتز ادعا كرده‌اند، با تنظيم شرايط واكنش مي‌توان به راندمان و انتخاب‌پذيري بالايي دست يافت.
يك راهكار ديگر، مخلوط ‌نمودن فولرين‌ها و مواد مورد نظر و قراردادن آنها در معرض دما يا فشار بالا يا استفاده از يك روش شيميايي براي باز نمودن فولرين‌هاست. محققان UCLA نحوه ايجاد حفرات كاملاً بزرگ را كنترل كرده‌اند، اما بستن آنها هنوز خارج از كنترل است.
تعداد فراواني از عناصر از جمله گازهاي بي‌اثر در فولرين‌ها كپسوله شده‌اند. در اين حالت اتم محبوس‌شده تمايلي براي پيوند با اتم‌هاي كربن پيرامون ندارد، اما مي‌تواند مصارفي همچون تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) داشته باشد.
استفاده از فولرين‌هاي درون‌وجهي براي مصارف تصويربرداري پزشكي نيازمند محلول‌بودن آنها در آب است. فولرين‌هاي بالاتر (بالاتر از C60) مشتقاتي دارند كه عموماً انحلال‌پذيرترند اما گران‌تر هم مي‌باشند. فولرين‌هاي درون‌وجهي C60 معمولاً نامحلول‌تر و حساس‌تر به آب‌اند، اما در عوض ارزان‌تر مي‌باشند.
كاركردي‌سازي مي‌تواند قابليت انحلال‌پذيري در آب و پايداري درهوا را بهتر كند. علاوه براين ديده شده كه مشتقات C60 به‌خوبي از بدن دفع مي‌شوند، حال آن كه فولرين‌هاي بالاتر همچون C تمايل خود به تجمع‌ در شش، كبد و استخوان را آشكار كرده‌اند.
سازگاري نسبتاً بالاي سيستم‌هاي زيستي به كربن، يكي از دلايل توانمندي باكي‌بال‌ها در مصارف پزشكي مي‌باشد. از رسانش راديوايزوتوپ‌ها به سلول‌هاي سرطاني تا MRI هرچيزي كه درون حفاظ باكي‌بال‌ها باشد، از تماس با بدن در امان است.
از همه مهم‌تر اين كه باكي‌بال‌ها آنقدر كوچك هستند كه از طريق كليه و ترشحات بدن دفع شوند. با اين حال سيستم‌هاي زيستي را مي‌توان نسبت به باكي‌بال‌ها حساس نمود (مثلاً با استفاده از پادتن‌ها در روي آنها) تا حضور باكي‌بال‌ها را در بافت‌ها و سيالات زيستي آشكار كنند.
محققان دانشگاه رايس مولكول‌هايي از C60 و ديگر فولرين‌ها را طراحي كرده‌اند كه داراي يك اتم دروني گادولينيوم و يك ضميمه شيميايي (جهت انحلال در آب) مي‌باشند. در عوامل مرسوم ايجاد تباين MRI، اتم گادولينيوم به يك مولكول معمولي متصل مي‌شود و به‌سرعت از بدن دفع مي‌گردد، اما گادولينيوم محبوس در فولرين مي‌تواند زمان درازتري را در بدن به سر ببرد.
همچنين محققان Virginia Tech سه اتم فلزي را به همراه يك اتم نيتروژن درون قفس فولرين C60 قرار مي‌دهند، تا عوامل ايجاد تباين چندمنظوره‌اي را بسازند- مثلاً دو اتم براي تصويربرداري MRI و يكي براي تصويربرداري اشعه ايكس. جواز اين كار به Luna Nanomaterials، كه محصول خود را trimetaspheres مي‌خواند، داده شده است. اين شركت مدعي است كه عوامل ايجاد تباين او ۵۰ برابر عوامل مرسوم Magnevist (كه ثبت اختراع آن در حال انقضاست) كارآيي دارد. Luna بازار عوامل ايجاد تباين MRI خود را يك ميليارد دلار برآورد كرده است.
Virginia Tech در اوايل ۲۰۰۲ در كاري ديگر، مشتق آلي يك متافولرين را ساخت كه قابليت انحلال بيشتري دارد و بيشتر به درد مصارف زيستي مي‌خورد. هدف نهايي، چسباندن گروه‌هاي محلول در آب همچون پپتيدها يا زنجيره‌هاي آبدوست به آنها مي‌باشد.
ساختارهاي وابسته به فولرين‌ها

هنگام ملاحظه قابليت‌ فولرين‌ها لازم است به ساختارهاي جالب وابس كنيم.
علاوه بر اين اگر هندسه‌هاي محتمل ديگر را درنظر داشته باشيم، وجود حلقه‌هاي ب

ا بيش از ۶ اتم (مثل هفت و هشت ضلعي‌ها) موجب ايجاد انحنا در خلاف جهت پنج‌ضلعي‌هاي فولرين‌ها مي‌شود. اشكال كربني مبتني بر اين انحناي منفي مدت‌ها پيش با نام شوارتزيت‌ها مطرح شده بودند و سرانجام در اواخر ۲۰۰۲ ساخته شدند (Applied Physics Letters 81, 3359-3361). اين مواد به‌شدت متخلخل، قابليت‌هايي در كاتاليزگري، ذخيره سوخت و زيست‌مواد دارند و بنابراين رقيب فولرين‌ها به شمار مي‌‌آيند.
مواد ديگري كه قابل توجه‌اند

، فولرين‌هايي هستند كه از عناصري به غير از كربن ساخته شده باشند. Applied Nanomaterials متخصص ساخت معادل‌هاي معدني نانولوله‌ها و فولرين‌هاست. آنها ادعا مي‌كنند ساخت اين مواد ساده‌تر است و داراي مصارفي در بازار الكترونيك، كامپوزيت‌ها و رو

ان‌كننده‌ها مي‌باشند.

۱ – تغییر ماهیت يك ماده با حرارت ولي بدون سوزاندن آن

نانوفوتونيک چيست ، چه مي‌کند و چه خواهد بود؟
مثالي كه براي نشان دادن اين تعدد تعاريف استفاده م

ي‌شود اين است كه اگر از پنج صاحب‌نظر در حوزه نانو نظرخواهي شود، احتمالاً آنان پنج تعريف متفاوت از فناوري‌نانو ارائه خواهند كرد.
يكي از آنها به مواد و كاربردها، يكي به تجهيزاتي كه دستكاري و تجسم اشيا و فرآيندها در سطح مولكولي را ممكن مي‌سازند و ديگري به تمايز بين نانومواد و نانوفرآيندهاي ساخت بشر و آنهايي كه به طور طبيعي به وجود مي‌آيند، اشاره خواهد كرد.
يك مورد هم احتمالاً بيشتر به اين نكته كه فناوري‌نانو چه چيزي نيست اشاره خواهد كرد تا اين كه چه چيزي هست. به طور مثال يك فناور به اين نكته اشاره مي‌كند كه فناوري‌نانو را نبايد به هر آن چه در سطح مولكولي اتفاق مي‌افتد اطلاق كرد در غير اين صورت بايد به فعاليت يك متصدي بار در آمريكا كه براي توليد نوعي نوشيدني، مولكول‌هاي مخمر جو سياه را با مولكول‌هاي نوشيدني شيرين افسنطين تركيب مي‌كند، فناوري‌نانو اطلاق كنيم.
حال به سراغ تعريفي مي‌رويم كه كاربرد بيشتري دارد (احتمالاً نفر پنجم!) و به ما براي رسيدن اهداف‌مان در اين مقاله بيشتر كمك خواهد كرد:
به گفته بروس ويزمن، استاد دانشگاه رايس كه اولين مركز تحقيقاتي دانشگاه فناوري‌نانو در آمريكا را در سال ۱۹۹۳ تأسيس كرده است يك هم‌گرائي در جامعة علمي براي رسيدن به يك تعريف استاندارد شده وجود دارد كه مي‌توان آن را اين گونه بيان كرد: دستكاري ماده در سطح مولكولي و اتمي براي به وجود آوردن ساختارهاي مهندسي شده براي كاربردهاي معين.
تأثيرات فناروي نانو بر فناوري فوتونيك چقدر خواهد بود؟
به طور بالقوه بسيار زياد. بنابر گزارش منتشر شده در ژانويه ۲۰۰۵ به وسيله Business Communications (Norwalk)، بازار جهاني تجهيزات نانوفوتونيك از ۴۲۱ ميليون دلار در سال ۲۰۰۴ به ۳/۹ ميليارد دلار در سال ۲۰۰۹ خواهد رسيد که كاربردهايي كليدي، بين ديودهاي نورافشان و نور ميدان- نزديك متغير خواهد بود.
حوزه‌هاي كاربردي نانوفوتونيك
يكي از گزارش‌هايي كه امسال توسط شركت Strategies با مسئوليت نامحدود در mountainview کانادا منتشر شده است، اشاره مي‌كند كه كاربردهاي كوتاه مدت نانوفوتونيك به چهار دسته اصلي نمايشگرها، ديودها، نورافشان، سلول‌هاي خورشيدي (دريافت كننده‌هاي انرژي خورشيدي) و حسگرهاي زيست شيميايي تقسيم خواهد شد و بازار نهايي آن از مسائل مربوط به امنيت و پزشكي تا هوش كنترل شده و فناوري اط

لاعات و ارتباطات گسترده خواهد بود.
در حوزه فناوري‌هاي تواناساز سه فناوري كه رشد بيشتري نسبت به ديگر فناوري‌هاي نانوفوتونيك داشته‌اند نقاط كوانتومي، نانولوله‌هاي كربني و بلور‌هاي فوتونيكي بوده‌اند.
نقاط كوانتومي در حجم وسيعي براي كاربر

دهايي چون زيست پزشكي توليد مي‌شوند. همين طور نانولوله‌هاي كربني كاربردهاي جديدي در خودرو، پزشكي، نمايشگرها و محاسبات مي‌يابند. بلور‌هاي فوتونيكي نيز به جهان نانو هجوم آورده‌اند. به طور مثال در IBM محققان از بلور‌هاي فوتونيك براي ساخت مدارهاي نانوفوتونيك استفاده مي‌كنند (كه هم‌اكنون ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر هستند) كه هدف نهايي آنها به وجود آوردن ‌نانوفوتونيك با قابليت تطبيق‌پذيري با نيمه‌رساناهاي اكسيد فلزي يا همان CMOSها براي دستيابي به توليد انبوه مدار مجتمع‌هاي فوتونيكي و به طور تدريجي مدارهاي نانوئي ۱۰۰ نانومتري و كوچكتر است.
شناسايي زيرساخت‌هاي حياتي براي توسعه نانوفوتونيك :
سؤالي كه پيش آمد اين است كه در صورتي كه كشور ما بخواهد به توسعه نانوفوتونيك پرداخته و از كاربردهاي آن بهره‌مند گردد، كدام فناوري‌ها نقش حياتي‌تري را در اين راه ايفا خواهند كرد و در صورت عدم وجود آنها تلاش براي دسترسي به آنها در اولويت قرار خواهد گرفت كه البته پاسخ به چنين سؤالي نياز به تحقيقات عميق و طولاني مدت دارد كه از حوصلة اين مقاله خارج است ولي براي به دست آوردن يك پاسخ ابتدايي و نسبتاً منطقي مي‌توان از يك مدل ساده استفاده كرد.
ابتدا بايد كاربردهاي اصلي نانوفوتونيك و فناوري‌هاي مربوط به هر كدام را شناسايي نمود و بررسي كرد كدام فناوري‌ها به اكثر كاربردهاي مادر مربوط مي‌شوند كه البته در اين راه بايد به دليل يافتن پاسخي قطعي‌تر براي كاربردهاي مختلف است ضريبي قائل شد. فناوري‌هايي كه از اهميت كمتري برخوردارند و نمره بالائي كسب نكرده، مشخص شوند تا تلاش براي دسترسي به آنها باعث صرف منابع در زمينه‌هاي بدون اولويت نشود.
همان طور كه ذكر كرديم كاربردهاي كوتاه مدت و سودآوري نانوفوتونيك به چهار دسته اصلي نمايشگرهاي ديود نورافشان، پيل‌هاي خورشيدي و حسگرهاي زيست شيميايي تقسيم خواهند شد، پس ما براي فناوري‌هاي مربوط به اي

ن ۴ دسته ضريب ۲ قائل خواهيم شد.
كاربردها فناوري‌هاي مرتبط
نمايشگرها نانولوله‌هاي كربني، نانوذرات
ديودهاي نورافشان نانوذرات، بلور‌هاي فوتونكي
سلول‌هاي خورشيدي نانوسيم، فولرين‌هاي كربني، فناوري مواد آلي، نانوذرات
حسگرها وعلامت‌گذارهاي سيال زيست شيميايي نانوذرات، نانوسيم، بلور‌هاي فوتونيكي، نانوسيالات، SPR (تشديد پلاسمون سطح ما ف

يبرهاي ميكروساختار، فوتونيك‌هاي سيليكوني
ليزرهاي ديودي نقاط كوانتومي، بلور‌هاي فوتونيكي
ارتباط دروني تراشه نانوذرات، بلور‌هاي فوتونيكي، فوتونيك‌هاي سيليكوني
حسگرها و جفتگرهاي نوری نانوذرات، فوتونيك‌هاي سيليكوني
ليتوگرافي با ابزار لیزر اپتيك‌هاي زير طول موج
فيبرهاي ويژه فيبرهاي ميكروساختار

شكل ۲- كاربردهاي اصلي نانوفوتونيك و فناوري‌‌هاي مرتبط
نمايشگرها ۲× ديودها نورافشان۲×
سلول‌هاي خورشيدي
۲×
حسگرها و علامت‌گذارهاي
زيست شيميايی
۲×
ليزرهاي ديودي ارتباط درون تراشه حسگرها و جفتگرهاي نوري ليتورافي با ابزار لیزر فيبرهاي ويژه
نانولوله‌هاي كربني 
نانوذرات      
بلورهاي فوتونيكي   
نانوسيم  
فولرين‌هاي كربني 
فناوري مواد آلي 
نانوسيالات 
SPR (تشديد پلاسمون سطح) 
فيبرهاي ميكروساختار  
فوتونيك‌هاي سيليكوني   
اپتيك‌هاي زير طول موج 
نقاط كوانتومي 

شكل ۳- بررسي بر كاربردترين فناوري‌ها در نانوف

وتونيك
نمره محاسبه شده براي هر يك از فناوري‌ها بدون اعمال ضريب:
نانوذرات= ۵ بلور‌هاي فوتونيكي=۴ فوتونيك‌هاي سيليكوني=۳ نانوسيم= ۲ فيبرهاي ميكروساختار= ۲
فولرين‌هاي كربن= ۱ فناوري مواد آلي= ۱ نانوسيالات= ۱ SPR= 1 نانولوله‌هاي كربني= ۱