Klæbende tape og fosfor nøglen til ultratynde solceller

Forskere, der studerer tynde lag fosfor, har fundet overraskende egenskaber, der kan åbne døren for ultratynde og ultralette solceller og lysdioder.

Holdet brugte klæbende tape til at skabe tykke lag med enkelt atom, kaldet phosphoren, på samme enkle måde som den nobelprisvindende opdagelse af grafen.

I modsætning til grafen, phosphoren er en halvleder, som silicium, som er grundlaget for den nuværende elektronik -teknologi.

"Fordi phosphoren er så tyndt og let, det skaber muligheder for at lave masser af interessante enheder, såsom lysdioder eller solceller, "sagde hovedforsker Dr. Yuerui (Larry) Lu, fra Australian National University (ANU).

"Det viser meget lovende lysemissionsegenskaber."

Teamet skabte fosfor ved gentagne gange at bruge klæbende tape til at skrælle tyndere og tyndere lag af krystaller fra den sorte krystallinske form af fosfor.

Udover at skabe meget tyndere og lettere halvledere end silicium, phosphoren har lysemissionsegenskaber, der varierer meget med lagets tykkelse, hvilket muliggør meget mere fleksibilitet til fremstilling.

"Denne ejendom er aldrig blevet rapporteret før i andet materiale, sagde Dr Lu, fra ANU College of Engineering and Computer Science, hvis undersøgelse er offentliggjort i Nature seriel journal Lys:Videnskab og applikationer .

"Ved at ændre antallet af lag kan vi stramt kontrollere båndgabet, som bestemmer materialets egenskaber, såsom farven på LED, den ville lave.

"Du kan se ganske tydeligt under mikroskopet de forskellige farver på prøven, som fortæller dig, hvor mange lag der er, "sagde Dr. Lu.

Dr. Lu's team fandt, at det optiske mellemrum for monolagsphosphoren var 1,75 elektronvolt, svarende til rødt lys med en bølgelængde på 700 nanometer. Efterhånden som flere lag blev tilføjet, det optiske hul faldt. For eksempel, i fem lag, værdien for den optiske spalte var 0,8 elektronvolt, en infrarød bølgelængde på 1550 nanometer. For meget tykke lag, værdien var omkring 0,3 elektronvolt, en mellem-infrarød bølgelængde på omkring 3,5 mikron.

Fosforens adfærd i tynde lag er bedre end silicium, sagde Dr. Lu.

"Phosphorens overfladetilstande minimeres, i modsætning til silicium, hvis overfladetilstande er alvorlige og forhindrer, at det bruges i så tynd en tilstand. "