Grønnere, hurtigere og billigere måde at lave mønstrede metaller til solceller og elektronik

En innovativ måde at mønstre metaller er blevet opdaget af forskere ved Institut for Kemi ved University of Warwick, hvilket kunne gøre den næste generation af solpaneler mere bæredygtige og billigere.

Sølv og kobber er de mest anvendte elektriske ledere i moderne elektronik og solceller. Imidlertid, konventionelle metoder til mønstring af disse metaller til fremstilling af det ønskede mønster af ledende linjer er baseret på selektiv fjernelse af metal fra en film ved ætsning ved hjælp af skadelige kemikalier eller udskrivning fra dyre metalfarver.

Forskere fra Institut for Kemi ved University of Warwick, har udviklet en måde at mønstre disse metaller på, der sandsynligvis vil vise sig meget mere bæredygtig og billigere til storskala produktion, fordi der ikke er metalaffald eller brug af giftige kemikalier, og fremstillingsmetoden er kompatibel med kontinuerlig roll-to-roll-behandling.

Arbejdet er rapporteret i papiret "Selektiv aflejring af sølv- og kobberfilm ved kondensationskoefficientmodulation, "udgivet som en avanceret artikel den 13. august i tidsskriftet Materialer Horisonter .

Takket være £ 1,15 M finansiering fra UK Engineering and Physical Sciences Research Council, Dr. Ross Hatton og Dr. Silvia Varagnolo har opdaget, at sølv og kobber ikke kondenserer på ekstremt tynde film af visse stærkt fluorerede organiske forbindelser, når metallet aflejres ved simpel termisk fordampning.

Termisk fordampning bruges allerede meget i stor skala til at lave den tynde metalfilm på indersiden af ​​sprøde pakker, og organofluorforbindelser er allerede almindeligt anvendt som grundlag for non-stick kogepander.

Forskerne har vist, at organofluorlaget kun behøver at være 10 milliardtedele af en meter tykt for at være effektivt, og derfor er der kun brug for små mængder.

Denne utraditionelle tilgang efterlader også metaloverfladen uforurenet, som Hatton mener vil være særlig vigtig for den næste generations sensorer, som ofte kræver uforurenede mønstrede film af disse metaller som platforme, hvorpå sansemolekyler kan fastgøres.

For at hjælpe med at løse udfordringerne ved klimaændringer, der er behov for farvejustering, fleksible og lette solceller, der kan produceres til lave omkostninger, især til applikationer, hvor konventionelle stive siliciumsolceller er uegnede, såsom i elbiler og halvtransparente solceller til bygninger.

Solceller baseret på tynde film af organiske, perovskite eller nanokrystal halvledere har alle potentiale til at imødekomme dette behov, selvom de alle kræver en lav pris, fleksibel gennemsigtig elektrode. Hatton og hans team har brugt deres metode til at fremstille halvgennemsigtige organiske solceller, hvor den øverste sølvelektrode er mønstret med millioner af små åbninger pr. Kvadratcentimeter, som ikke kan opnås med andre skalerbare midler direkte oven på en organisk elektronisk enhed.

Dr. Hatton fra Institut for Kemi ved University of Warwick kommenterer:

"Denne innovation gør os i stand til at realisere drømmen om virkelig fleksibel, gennemsigtige elektroder tilpasset behovene hos den nye generation af tyndfilm solceller, samt at have mange andre potentielle applikationer lige fra sensorer til glas med lav emission. "