Een onderzoeksteam van het Tokyo Institute of Technology heeft aangetoond dat kopernitride werkt als een n-type halfgeleider, met p-type geleiding door fluordoping, gebruikmakend van een unieke nitreertechniek die toepasbaar is voor massaproductie en een computationele zoektocht naar geschikte dopingelementen, evenals atomair opgeloste microscopie en elektronische structuuranalyse met behulp van synchrotronstraling. Deze n-type en p-type kopernitride halfgeleiders zouden mogelijk de conventionele giftige of zeldzame materialen in fotovoltaïsche cellen kunnen vervangen.

Dunne-film fotovoltaïsche cellen hebben een gelijkwaardige efficiëntie en kunnen de materiaalkosten verlagen in vergelijking met de marktdominante siliciumzonnepanelen. Door gebruik te maken van het fotovoltaïsche effect, dunne lagen van specifieke p-type en n-type materialen worden aan elkaar gesandwiched om elektriciteit uit zonlicht te produceren. De technologie belooft een betere toekomst voor zonne-energie, waardoor goedkope en schaalbare productieroutes mogelijk zijn in vergelijking met kristallijne siliciumtechnologie, hoewel giftige en zeldzame materialen worden gebruikt in gecommercialiseerde dunnefilmzonnecellen. Een team van het Tokyo Institute of Technology heeft de uitdaging aangegaan om een ​​nieuw kandidaatmateriaal te vinden voor het produceren van schonere, goedkopere dunne film fotovoltaïsche zonne-energie.

Ze hebben zich gericht op een eenvoudige binaire verbinding, kopernitride dat is samengesteld uit milieuvriendelijke elementen. Echter, het kweken van een nitridekristal in een hoogwaardige vorm is een uitdaging, aangezien de geschiedenis ons leert om galliumnitride blauwe LED's te ontwikkelen. Matsuzaki en zijn collega's hebben de moeilijkheid overwonnen door een nieuwe katalytische reactieroute te introduceren met ammoniak en oxidatiegas. Deze verbinding, afgebeeld door de foto in figuur (a), is een n-type geleider die overtollige elektronen heeft. Anderzijds, door een fluorelement in de open ruimte van het kristal te plaatsen, ze vonden deze n-type verbinding omgezet in p-type zoals voorspeld door theoretische berekeningen en direct bewezen door atomair opgeloste microscopie in figuren (b) en (c), respectievelijk.

Alle bestaande dunne film fotovoltaïsche installaties vereisen een p-type of n-type partner in hun samenstelling van een sandwichstructuur, enorme inspanningen vergen om de beste combinatie te vinden. P-type en n-type geleiding in hetzelfde materiaal ontwikkeld door Matsuzaki en zijn collega's zijn gunstig om zonder dergelijke inspanningen een zeer efficiënte zonnecelstructuur te ontwerpen. Dit materiaal is niet giftig, overvloedig, en daarom potentieel goedkope ideale vervangingen voor in gebruik zijnde dunne-film zonnecellen van cadmiumtelluride en koper-indium-galliumdiselenide. Met de ontwikkeling van deze p-type en n-type halfgeleiders, in een schaalbare vormtechniek met behulp van eenvoudige veilige en overvloedige elementen, de positieve eigenschappen zullen de dunnefilmtechnologie verder aan het licht brengen.