(Phys.org) —Het bereiken van een evenwicht tussen goedkope fabricage en hoge efficiëntie is de sleutel tot het toekomstige succes van zonnecellen. In de afgelopen jaren, onderzoekers hebben gewerkt aan het ontwikkelen van goedkope methoden om zonnecellen te produceren. Een van de meest veelbelovende methoden is oplossingsverwerking.

In een nieuwe krant Dr. Joel van Embden, et al., van CSIRO Materials Science and Engineering, Australië, hebben een goedkope oplossingsverwerkingsmethode gebruikt om op nanokristallen gebaseerde zonnecellen te fabriceren die zijn gemaakt van milieuvriendelijke polaire nanokristalinkten.

Terwijl eerdere zonnecellen gemaakt van nanokristallen het gebruik van oplosmiddelen vereisten die zeer giftig zijn of hoge concentraties organische verontreinigingen bevatten, in de nieuwe studie konden de onderzoekers goedkope, in plaats daarvan ongevaarlijke oplosmiddelen, zoals eenvoudige alcoholen. Zelfs in dit vroege stadium van hun ontwikkeling, de zonnecellen hebben een efficiëntie tot 7,7% en lijken veelbelovende kandidaten voor toekomstige commerciële toepassingen.

"Het grootste belang van ons werk is dat het het vermogen aantoont om goedkope materialen te nemen en deze te verwerken tot efficiënte zonnecellen met behulp van schaalbare methoden en milieuvriendelijke vloeistoffen, "vertelde van Embden Phys.org .

Zoals de onderzoekers in hun paper uitleggen, de uiteindelijke opname van in oplossing verwerkte zonnecellen door de markt voor hernieuwbare energie hangt af van zowel het vermogen om de vereiste halfgeleider-'inkt'-dispersies te synthetiseren met behulp van schaalbare, goedkope methoden, evenals de verwerking van deze inkten in apparaten met behulp van eenvoudige, goedaardige chemie. De nieuwe op nanokristallen gebaseerde zonnecellen pakken beide uitdagingen aan. Verder, de lichtabsorberende laag van deze cellen is gemaakt van nanokristallen die zijn samengesteld uit de goedkope, aarde-overvloedige materialen koper, zink, tin en zwavel.

De onderzoekers maakten de "zonne-inkt" door de chemie van het nanokristaloppervlak te wijzigen om een ​​hoge polariteit te geven. Deze hoge polariteit werd bereikt door gespecialiseerde organische moleculen, liganden genaamd, op het nanokristaloppervlak te plakken.

De nanokristalinkten werden vervolgens afgezet op geleidende glassubstraten en behandeld met seleniumdamp met behulp van een proces dat selenisatie wordt genoemd. Dit proces transformeert de nanokristallijne film in een microkristallijne film, wat de reactie van de film op licht aanzienlijk verbetert. Echter, de mate van korrelgroei die door dit selenisatieproces wordt veroorzaakt, is momenteel beperkt. De onderzoekers verwachten dat deze beperking de belangrijkste uitdaging is voor op nanokristallen gebaseerde zonnecellen.

De toekomstige richting van dit onderzoek ligt in het streven naar een hogere efficiëntie van het apparaat door de samenstelling van de nanokristalinkt aan te passen. De polaire inkten maken het mogelijk om nuttige doteermiddelen en groeibevorderende additieven op te nemen. Deze ontwikkeling opent de deur naar complexe inktformuleringen die naar verwachting geschikt zullen zijn voor het printen van de volgende generatie zonnecellen.

"We zijn bezig met het ontwikkelen van multicomponent nanokristallen inkten, die verschillende additieven bevatten, elk met zijn eigen rol bij het verbeteren van de efficiëntie van de uiteindelijke zonnecel, ', aldus van Embden.

© 2014 Fys.org