Terwijl klimaatverandering zich blijft voordoen als de meest urgente bedreiging voor onze planeet, dringen onderzoekers aan op het vinden van efficiënte en schone alternatieven voor fossiele brandstoffen. Het belangrijkste van dit onderzoek is het benutten van vrije energie van de zon. Om dit efficiënt te doen, is geavanceerde kennis nodig van de kwaliteiten van materialen die worden gebruikt bij de constructie van zonnecellen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in The European Physical Journal Plus , Maykel Courel van het Centro Universitario de los Valles (CUValles), Universidad de Guadalajara, Mexico, en co-auteurs, kijken naar de beperkingen van het materiële antimoonsulfideselenide, dat naar voren is gekomen als een potentiële kandidaat voor de fabricage van zonnecellen.

Een halfgeleider, antimoonsulfideselenide, is intensief bestudeerd door onderzoekers die werken aan dunnefilmzonnecellen, omdat directe optische overgangen ertoe leiden dat het materiaal een hoge absorptiecoëfficiënt heeft. De toepassing van het materiaal op apparaten die licht omzetten in elektriciteit met behulp van halfgeleidende materialen staat echter nog in de kinderschoenen.

Momenteel is de efficiëntie van dit materiaal maximaal ongeveer 10%, ruim onder de 29%, de maximale efficiëntie die voor dit type technologie wordt verwacht.

De onderzoekers gingen aan de slag met het testen van de beperkende factoren die deze efficiëntie beïnvloeden, en richtten zich op het effect van verliesmechanismen op antimoonsulfideselenidecellen met behulp van een analytisch model.

Het team ontdekte dat voor typische parameters die voor hun simulaties zijn gekozen, elektron-gat-recombinatie in een substraat - bekend als bulkrecombinatie - en interface-recombinatie die optreedt wanneer twee halfgeleiderbandgaps een verspringende vorm hebben, de belangrijkste problemen zijn die de prestaties van het apparaat verslechteren.

Ze suggereren dat materiaalwetenschappers die werken aan de vermindering van defecten aan het grensvlak of defecten in bulk in antimoonsulfideselenide-apparaten geen efficiënties van meer dan 10% zouden kunnen behalen. Aan de andere kant, met een levensduur van de drager langer dan 100 nanoseconden met een recombinatiesnelheid van minder dan 1 centimeter per seconde, zou de efficiëntie voor dergelijke technologie de 14% kunnen overschrijden. + Verder verkennen

Zonnemateriaal kan onvolkomenheden 'zelf genezen', blijkt uit nieuw onderzoek