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    Semiconductor de nitruro de alto rendimiento para energía fotovoltaica ecológica

    (a) Este es un cobre y un nitruro de cobre. (b) Cálculo teórico para nitruro de cobre tipo P y tipo N. (c) Observación directa de la posición del flúor en nitruro de cobre dopado con flúor. (a) Una imagen de placas de cobre de película delgada antes y después de reaccionar con amoníaco y oxígeno. El cobre metálico se ha transformado en nitruro de cobre. (b) Inserción de cobre para un semiconductor de tipo n e inserción de flúor para un semiconductor de tipo p. (c) Nitrógeno representado en rojo, flúor en verde, y cobre en azul. El flúor se encuentra en el espacio abierto del cristal como predice el cálculo teórico. Crédito: Materiales avanzados (2018). DOI:10.1002 / adma.201801968

    Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Tokio ha demostrado que el nitruro de cobre actúa como un semiconductor de tipo n, con conducción de tipo p proporcionada por dopaje con flúor, utilizando una técnica de nitruración única aplicable para la producción en masa y una búsqueda computacional de elementos de dopaje apropiados, así como microscopía de resolución atómica y análisis de estructuras electrónicas utilizando radiación de sincrotrón. Estos semiconductores de nitruro de cobre de tipo ny tipo p podrían reemplazar potencialmente los materiales tóxicos o raros convencionales en las células fotovoltaicas.

    Los fotovoltaicos de película delgada tienen una eficiencia equivalente y pueden reducir el costo de los materiales en comparación con los paneles solares de silicio que dominan el mercado. Utilizando el efecto fotovoltaico, capas delgadas de materiales específicos de tipo p y tipo n se intercalan para producir electricidad a partir de la luz solar. La tecnología promete un futuro más brillante para la energía solar, permitiendo rutas de fabricación escalables y de bajo costo en comparación con la tecnología de silicio cristalino, a pesar de que se utilizan materiales tóxicos y raros en las células solares de película fina comercializadas. Un equipo del Instituto de Tecnología de Tokio se ha enfrentado al desafío de encontrar un nuevo material candidato para producir productos más limpios, Fotovoltaica de película delgada más barata.

    Se han centrado en un compuesto binario simple, nitruro de cobre que se compone de elementos ecológicos. Sin embargo, Cultivar un cristal de nitruro en una forma de alta calidad es un desafío, ya que la historia nos dice que desarrollemos LED azules de nitruro de galio. Matsuzaki y sus compañeros de trabajo han superado la dificultad al introducir una nueva ruta de reacción catalítica que utiliza amoníaco y gas oxidante. Este compuesto, representado a través de la fotografía en la figura (a), es un conductor de tipo n que tiene un exceso de electrones. Por otra parte, insertando el elemento flúor en el espacio abierto del cristal, encontraron este compuesto de tipo n transformado en tipo p según lo predicho por cálculos teóricos y probado directamente por microscopía de resolución atómica en las figuras (b) y (c), respectivamente.

    Todos los fotovoltaicos de película delgada existentes requieren un socio de tipo p o tipo n en la composición de una estructura sándwich, requiriendo grandes esfuerzos para encontrar la mejor combinación. La conducción tipo P y tipo n en el mismo material desarrollado por Matsuzaki y sus compañeros de trabajo es beneficioso para diseñar una estructura de célula solar altamente eficiente sin tales esfuerzos. Este material no es tóxico, abundante, y, por lo tanto, potencialmente baratos:reemplazos ideales para las células solares de película delgada de telururo de cadmio y diselenuro de cobre, indio, galio. Con el desarrollo de estos semiconductores tipo py tipo n, en una técnica de conformado escalable utilizando elementos simples, seguros y abundantes, las cualidades positivas sacarán a la luz aún más la tecnología de película delgada.


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