Koolstofnanobuisjes worden steeds aantrekkelijker voor fotovoltaïsche zonnecellen als vervanging voor silicium. Onderzoekers van de Universiteit van Umeå in Zweden hebben ontdekt dat de gecontroleerde plaatsing van de koolstofnanobuisjes in nanostructuren een enorme boost geeft aan elektronische prestaties. Hun baanbrekende resultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Geavanceerde materialen .

Koolstof nanobuisjes, CNT's, zijn eendimensionale cilinders op nanoschaal gemaakt van koolstofatomen die zeer unieke eigenschappen bezitten. Bijvoorbeeld, ze hebben een zeer hoge treksterkte en uitzonderlijke elektronenmobiliteit, waardoor ze zeer aantrekkelijk zijn voor de volgende generatie organische en op koolstof gebaseerde elektronische apparaten.

Er is een toenemende trend om op koolstof gebaseerde nanogestructureerde materialen te gebruiken als componenten in zonnecellen. Door hun uitzonderlijke eigenschappen, Van koolstofnanobuisjes wordt verwacht dat ze de prestaties van de huidige zonnecellen verbeteren door efficiënt ladingstransport in het apparaat. Echter, om de hoogste prestaties voor elektronische toepassingen te verkrijgen, de koolstofnanobuisjes moeten worden samengevoegd tot een goed geordend netwerk van onderling verbonden nanobuisjes. Helaas, conventionele methoden die tegenwoordig worden gebruikt, zijn verre van optimaal, wat resulteert in lage apparaatprestaties.

In een nieuwe studie, een team van natuurkundigen en chemici van de Universiteit van Umeå heeft de krachten gebundeld om nano-engineered koolstofnanobuisjes-netwerken met nieuwe eigenschappen te produceren.

Voor de eerste keer, de onderzoekers laten zien dat koolstofnanobuisjes kunnen worden geconstrueerd in complexe netwerkarchitecturen, en met gecontroleerde afmetingen op nanoschaal in een polymeermatrix.

"We hebben ontdekt dat de resulterende nanonetwerken een uitzonderlijk vermogen hebben om ladingen te transporteren, tot 100 miljoen keer hoger dan eerder gemeten willekeurige netwerken van koolstofnanobuisjes geproduceerd met conventionele methoden, " zegt dr. David Barbero, leider van het project en assistent-professor bij de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Umeå.

De hoge mate van controle van de methode maakt de productie mogelijk van zeer efficiënte nanobuisnetwerken met een zeer kleine hoeveelheid nanobuisjes in vergelijking met andere conventionele methoden, waardoor de materiaalkosten sterk worden verlaagd.

In een eerdere studie ( Technische Natuurkunde Brieven , jaargang 103, Probleem 2, 021116 (2013)) toonde het onderzoeksteam van David R. Barbero al aan dat nano-engineered netwerken kunnen worden geproduceerd op dunne en flexibele transparante elektroden die kunnen worden gebruikt in flexibele zonnecellen. Deze nieuwe resultaten zullen naar verwachting de ontwikkeling van de volgende generatie flexibele op koolstof gebaseerde zonnecellen versnellen, die zowel efficiënter als goedkoper te produceren zijn.