Ultra ince şeffaf gümüş film: yüksek verimli güneş pilleri oluşturmak için kullanılacak!
Kılavuz
Son zamanlarda, Bochum Üniversitesi ve Almanya'daki Wuppertal Üniversitesi'nden araştırmacılar, şeffaf, ultra ince gümüş filmler üretmek için yeni bir süreç geliştirdiler. Gümüş ince film malzemelerinin verimli güneş pilleri ve ışık yayan diyotlar oluşturmaya yardımcı olması bekleniyor.
arka fon
Günümüzde şeffaf elektrotlar bilgi ekranı, katı hal aydınlatması ve güneş pilleri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan şeffaf elektrotların çoğu, hem iletken hem de şeffaf olan indiyum kalay oksitten (ITO) yapılmıştır. Bununla birlikte, indiyum kalay oksit sert ve kırılgandır.Örneğin, güneş pili büküldüğünde indiyum kalay oksit elektrodunun kırılması çok kolaydır. Ek olarak, indiyum aynı zamanda pahalı ve nadir bir malzemedir.
Bu nedenle araştırmacılar, grafen ve gümüş gibi indiyum kalay oksidin yerini alan şeffaf elektrot malzemeleri üzerinde çalışıyorlar. Yazar ayrıca bu alanda aşağıdaki gibi vakalar da ortaya koymuştur:
1) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Massachusetts Institute of Technology'deki araştırmacılar, grafen elektrotları kullanarak esnek ve şeffaf organik güneş pilleri geliştirdiler.
(Resim kaynağı: MIT)
2) Güney Danimarka Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, büyük ölçekte şeffaf iletken elektrot filmleri üretmek için gümüş bazlı nanopatternleri kullanan yeni bir süreç geliştirdiler.
(Resim kaynağı: Jes Linnet, Güney Danimarka Üniversitesi)
Mevcut elektrot malzemeleriyle karşılaştırıldığında gümüş kırılgan değildir ve kimyasal korozyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle esnek ekranlar ve esnek elektronik ürünler için gümüş film, yüksek performanslı ve dayanıklı bir seçenek sunar. Ek olarak, gümüş film aynı zamanda esnek güneş pillerine, pencerelere, çatılara ve hatta kişisel elektronik cihazlara monte edilebilir.
Ek olarak, gümüş film güneş pillerinin ve ışık yayan diyotların verimliliğini de artırabilir, ancak aynı zamanda bir dezavantajı da vardır: üretimi zordur.
Yenilikçilik
Yukarıdaki sorunları çözmek için, Almanya'daki Bochum Üniversitesi ve Wuppertal Üniversitesi'nden araştırmacılar, şeffaf ve ultra ince gümüş filmler üretmek için yeni bir süreç geliştirdiler. Gümüş ince film malzemelerinin verimli güneş pilleri ve ışık yayan diyotlar oluşturmaya yardımcı olması bekleniyor. Bununla birlikte, geleneksel kimyasal yöntemler ultra ince ve saf gümüş filmler üretememiştir.
Bochum Üniversitesi İnorganik Malzeme Kimyası Araştırma Grubundan Anjana Devi ve Nils Boysen liderliğindeki ekip, 27 Eylül 2018'de Wuppertal Üniversitesi'nde elektronik cihazlar profesörü olan Thomas Riedl liderliğindeki araştırma ekibiyle işbirliği yaptı. "Angewandte Kimyası Dergide yeni sentez yöntemiyle ilgili çevrimiçi bir makale yayınlandı.
Anjana Devi ve Nils Boysen Bochum Üniversitesi laboratuvarında
(Resim kaynağı: RUB, Marquard)
teknoloji
Nils Boysen şöyle açıklıyor: "Ultra ince gümüş filmler yapmak için kullanılan öncüller hava ve ışığa karşı oldukça hassastır." Gümüş öncüller flor, fosfor ve oksijen ile stabilize edilebilir. Araştırmacı şöyle devam etti: "Ancak, bu unsurlar yalnızca filme değil, aynı zamanda prodüksiyon ekipmanına da bulaşıyor." Yüksek lisans programında Boysen ve meslektaşları, sıradan gümüş öncülerle ilgili sorunları çözmek için alternatif bir çözüm geliştirdiler. Sorun.
Araştırmacılar, bir amid ve bir karbenin gümüşle çevrili olduğu kimyasal bir gümüş öncüsü yarattılar. Flor, fosfor, oksijen ve diğer elementlerin yokluğunda bile stabil kalabilir. Atomik katmanla yeni öncüllerin biriktirme yöntemini gösterdiler ve gümüş filmler elektrotlara uygulanabilir. Bu işlemde, gaz halindeki öncü elektroda taşınır ve gümüş film yalnızca birkaç atom kalınlığında bir tabaka olarak biriktirilir. Gümüş film çok ince olduğu için şeffaftır.
Silikon bir alt tabaka üzerinde ultra ince gümüş film (Resim kaynağı: RUB, Marquard)
değer
Anjana Devi, "Bu işlem atmosferik basınç ve düşük sıcaklık koşullarında yürütülebildiği için endüstriyel üretim için çok avantajlı" dedi.
Bir dizi testin ardından araştırmacılar, bu yöntemle yapılan gümüş filmin saf ve iletken olduğunu gösterdiler. Thomas Riedl şu sonuca vardı: "Proses teknolojisi açısından, yeni öncüllerin başarılı sentezi ultra ince gümüş filmlerin geliştirilmesinin yolunu açtı. Bu, yüksek verimli güneş pilleri ve elektrik lambaları için elektrotların üretimine doğru ilk adımdır."
Anjana Devi şunları vurguladı: "Bochum Üniversitesi kimyagerleri ile Wuppertal Üniversitesi mühendisleri arasındaki işbirliği başarının anahtarıdır."
Anahtar kelime
Güneş pilleri, iletken filmler, gümüş
Referans
[1]
2 Nils Boysen, Tim Hasselmann, Sarah Karle, Detlef Rogalla, Detlef Theirich, Manuela Winter, Thomas Riedl, Anjana Devi: Atmosferik basınçta gümüş ince filmlerin plazma ile geliştirilmiş uzamsal atomik katman birikimi için N-heterosiklik karben bazlı gümüş öncü , Angewandte Chemie International Edition, 2018, DOI: 10.1002 / anie.201808586
