Al aplicar un recubrimiento a nanocables de silicio individuales, Los investigadores de Harvard y Berkeley han mejorado significativamente la eficiencia y la sensibilidad de los materiales.

Los resultados, publicado el 20 de mayo, 2011, cuestión de Nano letras , sugieren que los cables revestidos son prometedores para fotodetectores y tecnologías de recolección de energía como las células solares.

Debido a una gran relación superficie-volumen, Los nanocables suelen sufrir una alta tasa de recombinación superficial, lo que significa que las cargas fotogeneradas se recombinan en lugar de recolectarse en las terminales. La vida útil del portador de un nanoalambre básico se acorta de cuatro a cinco órdenes de magnitud, reduciendo la eficiencia del material en aplicaciones como células solares a un pequeño porcentaje.

"Los nanocables tienen el potencial de ofrecer una alta conversión de energía a bajo costo, sin embargo, su limitada eficiencia los ha frenado, "dice Kenneth Crozier, Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS).

Con su último trabajo, Crozier y sus colegas demostraron lo que podría ser una solución prometedora. Realización de mediciones de precisión fina en nanocables individuales recubiertos con una capa de silicio amorfo, el equipo mostró una reducción dramática en la recombinación de la superficie.

La pasivación de superficies se ha utilizado durante mucho tiempo para promover la eficiencia en chips de silicio. Hasta ahora, la pasivación superficial de nanocables se ha explorado mucho menos.

La creación del revestimiento que pasivó las superficies de los nanocables fue un feliz accidente. Durante la preparación de un lote de nanocables de silicio monocristalino, la conjetura de los científicos, las pequeñas partículas de oro utilizadas para hacer crecer los nanocables se agotaron. Como resultado, ellos piensan, el revestimiento de silicio amorfo se depositó simplemente sobre los alambres individuales.

En lugar de abandonar el lote, Crozier y su equipo decidieron probarlo. Estudios de fotocorriente de barrido indicados, pasmosamente, reducción de casi cien veces en la recombinación de superficie. En general, los alambres revestidos tenían un aumento de fotosensibilidad de 90 veces en comparación con los no revestidos.

Coautor Yaping Dan, un becario postdoctoral en el laboratorio de Crozier que encabezó los experimentos, sugiere que la razón del aumento de la eficiencia es que el recubrimiento extiende físicamente los enlaces de átomos rotos en la superficie de silicio monocristalino. Al mismo tiempo, el revestimiento también puede formar una barrera de alto potencial eléctrico en la interfaz, que confina los portadores de carga fotogenerados dentro del silicio monocristalino.

"Hasta donde sabemos, los científicos no han realizado este tipo de medidas de precisión de pasivación de la superficie al nivel de nanocables individuales, ", dice Crozier." Simplemente colocando una fina capa de silicio amorfo en un nanoalambre de silicio cristalino reduce la recombinación de la superficie en casi dos órdenes de magnitud. Creemos que el trabajo abordará algunas de las desventajas de los nanocables, pero mantendrá sus ventajas ".

Debido a su mayor vida útil del portador, los investigadores esperan que sus cables ofrezcan una mayor eficiencia de conversión de energía cuando se utilicen en dispositivos de células solares.