Rationelt gennemsigtigt lederdesign giver et boost til anvendelse af kulstofnanorør

Et internationalt hold af forskere ledet af forskere fra Laboratory of Nanomaterials ved Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials (CPQM) har rationelt designet en ny p-type fleksibel gennemsigtig leder ved hjælp af enkeltvæggede kulstof nanorør. Dette åbner nye veje for dets anvendelser inden for næste generation af optoelektronik og energiteknologier. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Nano energi .

De fleste af de optiske og elektroniske enheder, man støder på dagligt, består af gennemsigtige ledere. Imidlertid, alle de i øjeblikket tilgængelige transparente ledere er n-type halvledere, og dermed begrænse den teknologiske udvikling. Fremkomsten af ​​carbon nanorør som p-type transparente ledere har været lovende. Dens videre udvikling vil være enormt vigtig for forskellige optoelektronik og energiteknologier.

Skoltech-teamet sammen med dets partnere fra Aalto University (Finland), DLR Institute of Networked Energy Systems (Tyskland) og Tallinn University of Technology (Estland) brugte denne nyudviklede p-type transparente leder i solceller. "Vi opdagede brugen af ​​tynde multikomponentlag og introduktionen af ​​carbon nanorørfibre i en dramatisk forbedring af p-type transparent lederudvikling. Desuden, carbon nanorørfibre i sig selv kan bruges som erstatning for traditionelle metalkontakter. Imidlertid, det mest fascinerende resultat var solcellerne fremstillet ved stuetemperatur ved hjælp af den udviklede p-type transparente leder og amorft silicium, som er klassificeret specielt som hybride enheder og giver en rekordeffektiv effektkonvertering (konverteringseffektivitet af sollys til elektricitet) på 8,8 procent. Dette er en effektiv stigning på 16 procent i forhold til de traditionelle amorfe silicium solceller, hvilket fremhæver effektiviteten af ​​den udviklede p-type transparente leder. Vi er gået videre fra de oprindelige 1,6 procent og 3,4 procent rapporteret tidligere i henholdsvis 2016 og 2018 til 8,8 procent i 2019 ved at bruge vores nyudviklede p-type transparente leder til sådanne hybride tyndfilmsolceller, " siger den første forfatter til undersøgelsen og Ph.D.-studerende ved Skoltech, Pramod M. Rajanna.

"Vi har udviklet en p-type transparent leder med en topmoderne plademodstand på 17 Ω/sq ved en transmittans på 90 procent i midten af ​​det synlige spektrum og en høj grad af mekanisk fleksibilitet. Den nyudviklede conductor er helt sikkert revolutionerende til forskellige enkeltvæggede carbon nanorør-applikationer. Vi forventer, at dette vil åbne nye veje for dets anvendelse i udbredte teknologier såsom optoelektronik, fotonik og energi, " forklarer Albert Nasibulin, Professor i RAS og leder af Skoltechs laboratorium for nanomaterialer.