Wetenschappers van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Warwick hebben een innovatieve manier ontdekt om metalen te modelleren. die de volgende generatie zonnepanelen duurzamer en goedkoper kunnen maken.

Zilver en koper zijn de meest gebruikte elektrische geleiders in moderne elektronica en zonnecellen. Echter, conventionele methoden om deze metalen van een patroon te voorzien om het gewenste patroon van geleidende lijnen te maken, zijn gebaseerd op het selectief verwijderen van metaal uit een film door te etsen met schadelijke chemicaliën of door te printen met kostbare metaalinkten.

Wetenschappers van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Warwick, een manier hebben ontwikkeld om deze metalen van een patroon te voorzien die waarschijnlijk veel duurzamer en goedkoper zal blijken te zijn voor grootschalige productie, omdat er geen metaalafval of gebruik van giftige chemicaliën is, en de fabricagemethode is compatibel met continue roll-to-roll-verwerking.

Het werk wordt gerapporteerd in het artikel "Selective deposition of silver and copper films by condensation coefficient modulation, " gepubliceerd als een geavanceerd artikel op 13 augustus in het tijdschrift Materialen Horizons .

Dankzij £ 1,15 miljoen financiering van de UK Engineering and Physical Sciences Research Council, Dr. Ross Hatton en Dr. Silvia Varagnolo hebben ontdekt dat zilver en koper niet condenseren op extreem dunne films van bepaalde sterk gefluoreerde organische verbindingen wanneer het metaal wordt afgezet door eenvoudige thermische verdamping.

Thermische verdamping wordt al op grote schaal op grote schaal gebruikt om de dunne metaalfilm aan de binnenkant van crisp-pakketten te maken, en organofluorverbindingen zijn al gemeengoed als basis voor kookpannen met antiaanbaklaag.

De onderzoekers hebben aangetoond dat de organofluorlaag maar 10 miljardste van een meter dik hoeft te zijn om effectief te zijn, en dus zijn er maar kleine hoeveelheden nodig.

Deze onconventionele aanpak laat ook het metalen oppervlak onbesmet, die volgens Hatton bijzonder belangrijk zal zijn voor de volgende generatie sensoren, die vaak niet-verontreinigde patroonfilms van deze metalen vereisen als platforms waarop detectiemoleculen kunnen worden bevestigd.

Om de uitdagingen van klimaatverandering aan te pakken, er is behoefte aan kleurafstembare, flexibele en lichtgewicht zonnecellen die tegen lage kosten kunnen worden geproduceerd, in het bijzonder voor toepassingen waar conventionele stijve siliciumzonnecellen ongeschikt zijn zoals in elektrische auto's en semi-transparante zonnecellen voor gebouwen.

Zonnecellen op basis van dunne films van organische, perovskiet of nanokristal halfgeleiders hebben allemaal het potentieel om aan deze behoefte te voldoen, hoewel ze allemaal lage kosten vereisen, flexibele transparante elektrode. Hatton en zijn team hebben hun methode gebruikt om semi-transparante organische zonnecellen te fabriceren waarin de bovenste zilveren elektrode is voorzien van een patroon met miljoenen kleine openingen per vierkante centimeter, wat niet kan worden bereikt met andere schaalbare middelen direct bovenop een organisch elektronisch apparaat.

Dr. Hatton van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Warwick merkt op:

"Deze innovatie stelt ons in staat om de droom van echt flexibele, transparante elektroden afgestemd op de behoeften van de opkomende generatie dunnefilmzonnecellen, evenals tal van andere potentiële toepassingen, variërend van sensoren tot glas met een lage emissiviteit."