Een nieuw fabricageproces voor transparante ultradunne zilverfilms is ontwikkeld door onderzoekers van de Ruhr-Universität Bochum en de Universiteit van Wuppertal. Het materiaal kan helpen bij het bouwen van zeer efficiënte zonnecellen en lichtgevende diodes. Echter, traditionele chemische methoden zijn niet in staat geweest om ultradunne en pure zilverfilms te produceren. Een team onder leiding van professor Anjana Devi en Nils Boysen van de in Bochum gevestigde onderzoeksgroep Inorganic Materials Chemistry, in samenwerking met de groep van professor Thomas Riedl van de leerstoel elektronische apparaten in Wuppertal, publiceerde een artikel over een nieuwe synthesemethode in het tijdschrift Angewandte Chemie . Het artikel is op 27 september 2018 online gepubliceerd.

Nieuwe precursorchemie

"Voorlopers voor de fabricage van ultradunne zilverfilms zijn zeer gevoelig voor lucht en licht, " legt Nils Boysen uit. De zilverprecursoren kunnen worden gestabiliseerd met fluor, fosfor of zuurstof. "Echter, deze elementen vervuilen zowel de dunne films als de apparatuur die voor de productie wordt gebruikt, " vervolgt de onderzoeker. In de loop van zijn masterproef, Boysen en zijn collega's ontwikkelden een alternatieve oplossing om de problemen van gewone zilverprecursoren aan te pakken.

De onderzoekers creëerden een chemische zilverprecursor, waar het zilver is omgeven door een amide en een carbeen, die zelfs stabiel is zonder elementen zoals fluor, fosfor of zuurstof. Ze toonden aan dat een dunne zilverfilm kan worden aangebracht op een elektrode met de nieuwe voorloper door atomaire laagafzetting. In het proces, de gasvormige voorloper wordt naar de elektrode getransporteerd en daar wordt een zilverfilm afgezet als een laag met een dikte van slechts enkele atomen. Omdat het zo dun is, de zilverfilm is transparant.

"Omdat het proces onder atmosferische druk en bij lage temperaturen kan worden uitgevoerd, de omstandigheden voor industriële productie zijn vrij gunstig, ' zegt Anjana Devi.

Een kans voor zeer efficiënte zonnecellen en lampen

Na een reeks testen, de onderzoekers toonden aan dat de met deze methode vervaardigde dunne zilverfilms zuiver en elektrisch geleidend zijn. "Wat de procestechnologie betreft, de succesvolle synthese van de nieuwe voorloper baant de weg voor de ontwikkeling van ultradunne zilverfilms, " concludeert Thomas Riedl. "Het is een eerste stap in de richting van de productie van nieuwe elektroden voor zeer efficiënte zonnecellen en lampen."

"De samenwerking tussen de chemici uit Bochum en de ingenieurs uit Wuppertal was de sleutel tot succes, ' zegt Anjana Devi.