Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van onderzoekers van het Laboratorium voor Nanomaterialen van het Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials (CPQM) heeft op rationele wijze een nieuwe p-type flexibele transparante geleider ontworpen met behulp van enkelwandige koolstofnanobuizen. Dit opent nieuwe wegen voor toepassingen in de volgende generatie opto-elektronica en energietechnologieën. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Nano-energie .

De meeste optische en elektronische apparaten die we dagelijks tegenkomen, bestaan ​​uit transparante geleiders. Echter, alle momenteel beschikbare transparante geleiders zijn n-type halfgeleiders, waardoor de technologische vooruitgang wordt beperkt. De opkomst van koolstofnanobuisjes als p-type transparante geleiders is veelbelovend. De verdere ontwikkeling ervan zal enorm nuttig zijn voor verschillende opto-elektronica en energietechnologieën.

Het Skoltech-team samen met zijn partners van Aalto University (Finland), DLR Institute of Networked Energy Systems (Duitsland) en Tallinn University of Technology (Estland) gebruikten deze nieuw ontwikkelde transparante p-type geleider in zonnecellen. "We ontdekten het gebruik van dunne lagen met meerdere componenten en de introductie van koolstof nanobuisvezels in een dramatische verbetering in de p-type transparante geleiderontwikkeling. Bovendien, koolstof nanobuisvezels op zichzelf kunnen worden gebruikt als vervanging voor traditionele metalen contacten. Echter, het meest fascinerende resultaat waren de zonnecellen die bij kamertemperatuur werden gefabriceerd met behulp van de ontwikkelde p-type transparante geleider en amorf silicium, die speciaal zijn geclassificeerd als hybride apparaten en een recordstroomconversie-efficiëntie (conversie-efficiëntie van zonlicht naar elektriciteit) van 8,8 procent opleveren. Dit is een effectieve toename van 16 procent ten opzichte van de traditionele zonnecellen van amorf silicium, waardoor de werkzaamheid van de ontwikkelde transparante geleider van het p-type wordt benadrukt. We hebben vooruitgang geboekt van de aanvankelijke 1,6 procent en 3,4 procent die eerder in respectievelijk 2016 en 2018 werden gerapporteerd naar 8,8 procent in 2019 met behulp van onze nieuw ontwikkelde p-type transparante geleider voor dergelijke hybride dunnefilmzonnecellen, " zegt de eerste auteur van de studie en Ph.D. Student aan Skoltech, Pramod M. Rajanna.

"We hebben een p-type transparante geleider ontwikkeld met een state-of-the-art plaatweerstand van 17 Ω/sq bij een transmissie van 90 procent in het midden van het zichtbare spectrum en een hoge mate van mechanische flexibiliteit. De nieuw ontwikkelde geleider is zeker revolutionair voor verschillende enkelwandige toepassingen van koolstofnanobuisjes. We verwachten dat dit nieuwe wegen zal openen voor toepassing in wijdverbreide technologieën zoals opto-elektronica, fotonica en energie, " legt Albert Nasibulin uit, Hoogleraar RAS en hoofd van Skoltech's laboratorium voor nanomaterialen.