Eine neue transparente Folie kann Solar- und elektronische Zellen verbessern

13-05-2017 07:11:29 Autor:   Maria Betke Quelle:   http://www.visiontimes.com/2017/05/12/a-new-transparent-film-may-improve-electronics-and-solar-cells.html Kategorien:   Entdeckungen , Technologie

Eine hauchdünne transparente Folie zur Leistungssteigerung der Solar- und eletronischen Zellen. (Bild: https://twin-cities.umn.edu/news-events/new-thin-transparent-film-could-improve-electronics-and-solar-cells)

Ein Team von Forschern der Universität von Minnesota hat eine neue Nano-dünne Folie mit der höchsten Leitfähigkeit, die in seiner Klasse möglich ist, entdeckt. Das neue Material könnte zu einer kleineren, schnelleren und leistungsstärkeren Elektronik sowie zu effizienteren Solarzellen führen. Diese Entdeckung wurde in Nature Communications veröffentlicht.

Die Forscher sagen, dass das, was dieses neue Material so einzigartig macht, eine hohe Leitfähigkeit hat und so mehr Strom leiten und leistungsfähiger werden kann. Das Material verfügt auch über einen breiten Bandabstand, das bedeutet, dass das Licht leicht durch das Material hindurchgehen kann und es optisch transparent macht.

In den meisten Fällen haben Materialien mit einem breiten Bandabstand in der Regel entweder eine geringe Leitfähigkeit oder eine schlechte Transparenz. Bharat Jalan, ein Professor für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaft der Universität von Minnesota und führender Forscher dieser Studie, sagte in einer Stellungnahme:

Derzeit bestehen die meisten der transparenten Leiter in der Elektronik aus dem chemischen Element namens Indium. Der Preis für Indium ist in den letzten zwei Jahrzehnten allgemein gestiegen, weshalb die Kosten der aktuellen Display-Technologie erhöht wurden. Infolgedessen hat es eine enorme Anstrengung gegeben, alternative Materialien zu finden, die ebenso gut funktionieren oder sogar besser als die Indium-basierten transparenten Leiter.

In dieser Studie fanden die Forscher eine Lösung. Sie entwickelten eine neue, dünne, transparente und leitende Folie, indem sie ein neuartiges Syntheseverfahren anwendeten und hierbei eine BaSnO3- dünne Folie (Barium Stannat, eine Kombination aus Barium, Zinn und Sauerstoff) wachsen ließen und noch die elementare Zinnquelle mit einem chemischen Vorläufer von Zinn ersetzten. Der chemische Vorläufer von Zinn hat einzigartige und radikale Eigenschaften, die die chemische Reaktivität verstärkten und den Metalloxidbildungsprozess stark verbesserten. Sowohl Barium als auch Zinn sind deutlich günstiger als Indium und sind reichlich vorhanden.

Der Absolvent der Universität von Minnesota für Chemie-Ingenieurwesen und Materialwissenschaft, Abhinav Prakash, der auch der Redakteur der Zeitung ist, sagte:

Herr Jalan und Herr Prakash erklärten, dass sie anhand diesem neuen Verfahren ein Material mit einer noch nie dagewesenen Steuerungsmöglichkeit bezüglich der Dicke, der Zusammensetzung und der Defektanfälligkeit herstellen können, und dass diese Methode für eine Reihe anderer Materialsysteme sehr gut geeignet sei, in denen das Element schwer zu oxidieren ist. Der neue Verfahrensprozess ist auch reproduzierbar und skalierbar.

Weiter fügten sie hinzu, dass sie beim Verbessern der Defektanfälligkeit eine hohe Leitfähigkeit im Material entdeckten und so zu einer strukturell überlegenen Qualität gelangten. Sie sagten, der nächste Schritt sei, die Störfaktoren im atomaren Bereich weiter zu reduzieren. Herr Jalan bemerkte: 

Diese Forschung wurde von der National Science Foundation (NSF), Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) und U.S. Department of Energy finanziert.

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