Een eenvoudig en snel microgolfexperiment met het gewone chemische element fosfor aan de Flinders University heeft het vooruitzicht geopend van meer betaalbare en effectieve superdunne zonnecellen.

In een wereld die behoefte heeft aan goedkopere, duurzame energieoplossingen, Flinders University nanotechnologie-onderzoekers maakten vlokken van fosforeen van slechts enkele atomen dik. Fosforeen is een 2D-vorm van fosfor, die niet alleen de energiecapaciteit van populaire kleurstofgevoelige zonnecellen (DSSC) zou kunnen vergroten, maar mogelijk ook de behoefte aan het dure component platina zou kunnen wegnemen.

Vellen en vlokken van dit weiniglaags fosfor, slechts een paar miljardsten van een meter dik, zou de efficiëntie van bepaalde soorten fotovoltaïsche cellen kunnen verbeteren, het onderzoeksteam onder leiding van professor Joseph Shapter beweert.

Zonnecellen op basis van koolstofnanobuisjes en silicium zijn veelbelovend als goedkoper en gemakkelijker te fabriceren alternatief voor kristallijne siliciumcellen. Een uitdaging bij deze nieuwe zonnecellen is echter het verhogen van de efficiëntie waarmee ze zonlicht omzetten in elektriciteit.

Een benadering is om een ​​laag ultradunne nanoflakes van fosforeen in de zonnecel op te nemen die alle juiste eigenschappen heeft om deze geschikt te maken voor het verhogen van het zonnecelrendement. De microgolfmethode om fosforeen te produceren, ontwikkeld aan de Flinders University, omvat het onderdompelen van fosfor in een speciale vloeistof en het slechts 10 minuten blootstellen aan microgolven, in tegenstelling tot eerdere protocollen die 15 uur duurden.

De resultaten van de microgolfexperimenten om fosforeen te produceren - en de mogelijke toepassing ervan in de zonne-industrie - zijn gepubliceerd in toonaangevende internationale chemietijdschriften Angewandte Chemie , Geavanceerde functionele materialen en Kleine methoden .

In de eerste studie, het Australische team gebruikte fosforeen, DSSC's te fabriceren. De cellen hadden een superieure fotovoltaïsche efficiëntie van 8,31%, wat beter presteert dan dure op platina gebaseerde cellen.

DSSC is een opkomend gebied van dunnefilm, semi-flexibele en semi-transparante zonnecellen die eenvoudig te maken zijn maar beperkt worden door vrij dure componenten zoals platina en ruthenium.

In de tweede studie het team gebruikte opnieuw de snelle en efficiënte microgolfmethode voor het vervaardigen van hoogwaardige fosforeenvlokken en voegde ze vervolgens toe aan koolstof nanobuis-silicium zonnecellen om een ​​significante verbetering in de stroomconversie van de cellen aan te tonen.

"Met deze veelbelovende vroege resultaten, verdere studies met de microgolftechniek en andere oplosmiddelen zullen de stabiliteit en duurzaamheid van phospheren helpen verbeteren en ons in staat stellen te kijken naar manieren om grotere hoeveelheden fosforeen te produceren voor mogelijke commerciële toepassingen, zegt co-auteur Dr. Christopher Gibson, van het Flinders College of Science and Engineering.

Projectleiders prof.dr. Shatter, Dr. Gibson, Dr. Munkhbayar Batmunkh en mevrouw Munkhjargal Bat-Erdene behoren tot een team van onderzoekers van het Flinders Institute for Nanoscale Science and Technology die de efficiëntie van zonnecellen willen verbeteren - ook met een duurzamer materiaal genaamd perovskiet.