Los ligandos de superficie inorgánicos permiten un fácil transporte de electrones entre puntos cuánticos y abren nuevas oportunidades para el uso de nanoestructuras en células solares.
(PhysOrg.com) - Un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha demostrado un método que podría producir capas de semiconductores más baratas para células solares.
Las matrices de nanocristales inorgánicos, creado mediante la pulverización de un nuevo tipo de "tinta" coloidal, tener una excelente movilidad de electrones y podría ser un paso hacia la solución de problemas fundamentales con la tecnología solar actual.
"Con la tecnología solar actual, si desea obtener cantidades importantes de electricidad, tendrías que construir grandes instalaciones en muchas millas cuadradas, "dijo el líder del equipo Dmitri Talapin, quien tiene una cita conjunta con Argonne y la universidad. Pero debido a que las células solares actuales se basan en silicio, que es costoso y nocivo para el medio ambiente de fabricar, no son rentables en grandes áreas. El desafío para los científicos es encontrar una manera de fabricar una gran cantidad de células solares que sean eficientes y baratas.
Una posibilidad de hacer que las células solares sean más económicas sería "imprimirlas", similar a cómo se imprimen los periódicos. "Usarías una especie de 'tinta, 'estampado utilizando una tecnología de rollo con un sustrato flexible, "Dijo Talapin.
Las células solares tienen varias capas de diferentes materiales apilados una encima de la otra. El equipo se centró en la capa más importante, que captura la luz solar y la convierte en electricidad. Esta capa, hecho de un material semiconductor, debe poder transformar la luz en cargas eléctricas negativas y positivas, pero también liberarlas fácilmente para que se muevan más a lo largo del material para generar corriente eléctrica.
Las matrices de puntos cuánticos permiten la fabricación de células solares mediante impresión y otras técnicas económicas.
Muchos métodos para hacer crecer los semiconductores necesitan altas temperaturas, pero un enfoque más económico sería hacerlos en solución. Esta, sin embargo, requiere un precursor que sea soluble.
El equipo desarrolló ese precursor utilizando puntos cuánticos. Pequeños granos de semiconductores, suspendido en un líquido, están "pegados" entre sí con nuevas moléculas llamadas "complejos de calcogenuros de metales moleculares". El proceso calienta el material a unos 200 grados Celsius, mucho más bajas que las temperaturas requeridas para la fabricación de células solares de silicio. El resultado es una capa de material con buenas propiedades semiconductoras.
"La movilidad de electrones para este material es un orden de magnitud mayor que la reportada anteriormente para cualquier método basado en soluciones, "Dijo Talapin.
El equipo utilizó rayos X intensos de la Fuente de fotones avanzada de la Oficina de Ciencias del DOE en Argonne para observar cómo se creaba la película semiconductora.
"Creemos que podríamos fabricar células solares muy competitivas con estas nanopartículas, "Dijo Talapin.
Talapin dijo que el éxito se debe a la asociación complementaria entre la Universidad de Chicago y el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne. "En la universidad tenemos grandes estudiantes y posdoctorados que pueden hacer gran parte de la química teórica, que requiere mucha mano de obra, "Talapin dijo, "pero Argonne es un lugar fantástico para realizar investigaciones que requieren instrumentación e infraestructura sofisticadas".
El papel, "Transporte en forma de banda, alta movilidad de electrones y alta fotoconductividad en matrices de nanocristales totalmente inorgánicos ", fue publicado en Nanotecnología de la naturaleza .
