Nye uorganiske halvlederlag lover solenergi

(PhysOrg.com) - Et team af forskere fra University of Chicago og US Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory har demonstreret en metode, der kunne producere billigere halvlederlag til solceller.

De uorganiske nanokrystal-arrays, skabt ved at sprøjte en ny type kolloid "blæk", har fremragende elektronmobilitet og kunne være et skridt i retning af at løse grundlæggende problemer med den nuværende solteknologi.

"Med nutidens solteknologi, hvis du ønsker at få betydelige mængder elektricitet, du skulle bygge enorme installationer over mange kvadratkilometer, " sagde teamleder Dmitri Talapin, som har en fælles aftale med Argonne og universitetet. Men fordi de nuværende solceller er baseret på silicium, som er dyrt og miljøvenligt at fremstille, de er ikke omkostningseffektive over store områder. Udfordringen for forskerne er at finde en måde at fremstille et stort antal solceller, der er både effektive og billige.

En mulighed for at gøre solceller mere økonomisk ville være at "printe" dem, på samme måde som aviser trykkes. "Du ville bruge en slags 'blæk' ' stemplet på ved hjælp af en rulleteknologi med et fleksibelt substrat, " sagde Talapin.

Solceller har flere lag af forskellige materialer stablet oven på hinanden. Holdet fokuserede på det vigtigste lag, som fanger sollys og omdanner det til elektricitet. Dette lag, lavet af et halvledende materiale, skal være i stand til at omdanne lys til negative og positive elektriske ladninger, men også nemt frigive dem for at bevæge sig længere langs materialet for at generere elektrisk strøm.

Mange metoder til at dyrke halvledere kræver høje temperaturer, men en billigere tilgang ville være at gøre dem i løsning. Det her, imidlertid, kræver en forløber, der er opløselig.

Holdet udviklede denne forløber ved hjælp af kvanteprikker. Små korn af halvledere, suspenderet i en væske, er "limet" sammen med nye molekyler kaldet "molekylære metal chalcogenidkomplekser." Processen opvarmer materialet til omkring 200 grader Celsius, meget lavere end de temperaturer, der kræves til fremstilling af siliciumsolceller. Resultatet er et lag af materiale med gode halvledende egenskaber.

"Elektronmobiliteten for dette materiale er en størrelsesorden højere end tidligere rapporteret for enhver løsningsbaseret metode, " sagde Talapin.

Holdet brugte intense røntgenstråler fra DOE Office of Sciences Advanced Photon Source i Argonne for at se, mens halvlederfilmen blev skabt.

"Vi tror på, at vi kunne lave meget konkurrencedygtige solceller med disse nanopartikler, " sagde Talapin.

Talapin sagde, at succesen spillede på det komplementære partnerskab mellem University of Chicago og Argonne's Center for Nanoscale Materials. "På universitetet har vi gode studerende og postdocs, der kan meget af den teoretiske kemi, som kræver meget arbejdskraft, " Talapin sagde, "men Argonne er et fantastisk sted at lave forskning, der kræver sofistikeret instrumentering og infrastruktur."

Papiret, "Bandlignende transport, høj elektronmobilitet og høj fotoledningsevne i helt uorganiske nanokrystalarrays", blev udgivet i Natur nanoteknologi .