Wetenschappers van Hokkaido University testen de ontwikkeling van zonnecellen gemaakt van vaste materialen om hun vermogen om te functioneren onder zware omgevingsomstandigheden te verbeteren.

Wetenschappers van de Hokkaido University in Japan maken ruimte in de fabricage van volledig solid-state zonnecellen die zeer duurzaam zijn en zonlicht efficiënt in energie kunnen omzetten. Het team gebruikte een methode genaamd "atomic layer deposition", waarmee wetenschappers de afzetting van zeer dunne, uniforme materiaallagen op elkaar. Met behulp van deze methode, ze zetten een dunne laag nikkeloxide af op een eenkristal van titaandioxide. Gouden nanodeeltjes werden tussen de twee lagen ingebracht om te fungeren als een antenne die zichtbaar licht opvangt.

Het team testte de eigenschappen van deze gefabriceerde apparaten met en zonder een tussenstap na de afzetting van nikkeloxide, waarbij het wordt verwarmd tot zeer hoge temperaturen en vervolgens langzaam wordt afgekoeld - een proces dat "gloeien" wordt genoemd.

Het genereren van fotostroom werd met succes waargenomen op het foto-elektrische conversieapparaat dat volledig in vaste toestand is. Het apparaat bleek zeer duurzaam en stabiel te zijn omdat, in tegenstelling tot sommige zonnecellen, het bevat geen organische componenten, die de neiging hebben om na verloop van tijd en onder zware omstandigheden te verslechteren.

De onderzoekers ontdekten ook dat gloeien de eigenschappen van het apparaat beïnvloedde door de grensvlakstructuur van de lagen te veranderen. Bijvoorbeeld, het verhoogde de beschikbare spanning van het apparaat, maar verhoogde ook de weerstand erin. Het verminderde ook de efficiëntie van het apparaat bij het omzetten van licht in elektriciteit. De resultaten suggereren dat de structurele veranderingen veroorzaakt door gloeien voorkomen dat de laag gouden nanodeeltjes elektronen in de titaniumdioxidelaag injecteert.

Het fabricageproces van het team is goedkoop en kan gemakkelijk worden opgeschaald, maar de eigenschappen van het resulterende apparaat zijn nog steeds onvoldoende voor praktisch gebruik en de efficiëntie bij het omzetten van licht in energie moet worden verbeterd. Verder onderzoek is nodig om de rol van elke laag bij het geleiden van energie te begrijpen om de efficiëntie van het apparaat te verbeteren.