(PhysOrg.com) -- Een team van onderzoekers van de Universiteit van Chicago en het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft een methode aangetoond die goedkopere halfgeleiderlagen voor zonnecellen zou kunnen produceren.

De anorganische nanokristallen, gemaakt door een nieuw type colloïdale "inkt" te spuiten, hebben een uitstekende elektronenmobiliteit en kunnen een stap zijn in de richting van het aanpakken van fundamentele problemen met de huidige zonnetechnologie.

"Met de huidige zonnetechnologie, als u aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit wilt ontvangen, je zou enorme installaties moeten bouwen over vele vierkante kilometers, " zei teamleider Dmitri Talapin, die een gezamenlijke aanstelling heeft met Argonne en de universiteit. Maar omdat de huidige zonnecellen op silicium zijn gebaseerd, die duur en milieuonvriendelijk is om te vervaardigen, ze zijn niet kosteneffectief over grote gebieden. De uitdaging voor wetenschappers is om een ​​manier te vinden om grote aantallen zonnecellen te maken die zowel efficiënt als goedkoop zijn.

Een mogelijkheid om zonnecellen zuiniger te maken zou zijn om ze te "printen", vergelijkbaar met hoe kranten worden gedrukt. "Je zou een soort 'inkt gebruiken, ' gestempeld met behulp van een roltechnologie met een flexibel substraat, ' zei Talapin.

Zonnecellen hebben verschillende lagen van verschillende materialen die op elkaar zijn gestapeld. Het team richtte zich op de belangrijkste laag, die zonlicht opvangt en omzet in elektriciteit. Deze laag, gemaakt van een halfgeleidend materiaal, moeten in staat zijn om licht om te zetten in negatieve en positieve elektrische ladingen, maar ze ook gemakkelijk loslaten om verder langs het materiaal te bewegen om elektrische stroom op te wekken.

Veel methoden om de halfgeleiders te laten groeien, hebben hoge temperaturen nodig, maar een goedkopere benadering zou zijn om ze in oplossing te brengen. Dit, echter, vereist een voorloper die oplosbaar is.

Het team ontwikkelde die voorloper met behulp van kwantumstippen. Kleine korrels van halfgeleiders, gesuspendeerd in een vloeistof, worden aan elkaar "gelijmd" met nieuwe moleculen die "moleculaire metaalchalcogenidecomplexen" worden genoemd. Het proces verwarmt het materiaal tot ongeveer 200 graden Celsius, veel lager dan de temperaturen die nodig zijn voor de productie van siliciumzonnecellen. Het resultaat is een materiaallaag met goede halfgeleidende eigenschappen.

"De elektronenmobiliteit voor dit materiaal is een orde van grootte hoger dan eerder gerapporteerd voor een oplossingsgebaseerde methode, ' zei Talapin.

Het team gebruikte intense röntgenstralen van de Advanced Photon Source van het DOE Office of Science in Argonne om te kijken hoe de halfgeleiderfilm werd gemaakt.

"We geloven dat we met deze nanodeeltjes zeer concurrerende zonnecellen kunnen maken, ' zei Talapin.

Talapin zei dat het succes speelde in de complementaire samenwerking tussen de Universiteit van Chicago en Argonne's Center for Nanoscale Materials. "Op de universiteit hebben we geweldige studenten en postdocs die veel van de theoretische scheikunde kunnen doen, waarvoor veel mankracht nodig is, "Talapin zei, "maar Argonne is een fantastische plek om onderzoek te doen waarvoor geavanceerde instrumenten en infrastructuur nodig zijn."

De krant, "Bandachtig vervoer, hoge elektronenmobiliteit en hoge fotogeleiding in volledig anorganische nanokristalarrays", werd gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .