Útban az átlátszó napelemekhez

A szimuláció segít megtalálni a megfelelő anyagokat

Dopping a félvezetőben © Fraunhofer-Gesellschaft
felolvasta

Ha a napelemek átlátszóak lennének, alkalmazhatók ablaküvegekben és a ház homlokzatán is. Ennek megvalósítása érdekében a tudósok megfelelő anyagok kidolgozásán dolgoznak az átlátszó elektronika számára, ezáltal megalapozva az átlátszó napelemek alapját.

Az ablakból a kertre és a szomszédos mezőre nyílik kilátás - és úgy néz ki, mint bármely más ablak. De megvan az egész: villamos energiát termel. A ház homlokzatai a napot is felhasználják a lakosság elektromos energiájának biztosítására. Ez lehet a jövő áramellátása. Az energia előállításához felhasználható terület drámai módon megnő az átlátszó napelemek révén.

Két átlátszó vezetőtípus keresett

Az átlátszó napelemek és az átlátszó elektronika jövőképének megvalósításához két különféle átlátszó rétegre lenne szükség: azokra, amelyek az áramot elektronokon keresztül vezetik, az n-vezetőkre, és azokra, amelyekben az elektronikus lyukak biztosítják az áramlást, a p-vezetőkre, Ezen anyagok előállításához a mérnökök "szennyezik" vagy adalékolják az alapanyagot néhány másik atommal. Attól függően, hogy mely atomokat használják, megkapják a különféle anyagokat.

N-vezetőképes átlátszó anyagok a technika állása. A p-típusú vezetők számára azonban ez rosszul néz ki: a vezetőképesség túl alacsony, és az átlátszóság miatt gyakran rejlik. A gyártók ezért átlátszó alapanyagot akarnak, amely jól n-és p-dopedált. Eddig indium-ón-oxidot használtak az n-típusú vezetőkhöz. De ez drága ügy: az indium ritka, az ár 2002 óta tízszeresére emelkedett. A helyettesítők keresése tehát teljes lendületben van. Melyik szövetek a legjobbak? Hogy érzi őket a jó vezetőképesség érdekében? Mi lenne az átláthatósággal?

A szimuláció segít az anyagkeresésben

A Fraunhofer Anyagok Mechanikai Intézetének kutatói kidolgozták az anyagfizikai modelleket és módszereket a METCO más Fraunhofer kollégákkal folytatott együttműködési projektjében, hogy segítsék a kutatást. "Ha sikerül átlátszó p típusú vezetőket előállítani megfelelő vezetőképességgel, akkor teljesen átlátszó elektronikákat lehet előállítani" - mondta Wolfgang Körner, az IWM kutatási asszisztense. Az elektronmikroszkópos felvételek alapján a kutatók először meghatározzák az anyagban a leggyakoribb szemcsehatárokat - azaz a kristályszerkezet szabálytalanságait. kijelző

Ezeket a hibastruktúrákat atomról atomra modellezik. A szimulációs módszerek kiszámítják az elektronok eloszlását ezekben a struktúrákban és így szilárd állapotban. Az adatokból a kutatók kiemelik, hogy az anyag vezető-e és átlátszó. "Tehát megtudtuk, hogy míg a foszfor alkalmas a cink-oxid p-doppingjára, a nitrogén sokkal ígéretesebb" - magyarázza K rner. A keresés még mindig teljes lendületben van. De talán hamarosan megtaláljuk az optimális anyagot, és a jövőben átlátszó napelemes modulok fogják díszíteni épületeinket.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 2009.06.10. - NPO)