En ny tillverkningsprocess för transparenta ultratunna silverfilmer har utvecklats av forskare vid Ruhr-Universität Bochum och University of Wuppertal. Materialet kan hjälpa till att bygga högeffektiva solceller och lysdioder. Dock, traditionella kemiska metoder har inte kunnat producera ultratunna och rena silverfilmer. Ett team som leds av professor Anjana Devi och Nils Boysen från den Bochum-baserade forskargruppen Inorganic Materials Chemistry, i samarbete med gruppen av professor Thomas Riedl från ordföranden för elektroniska enheter i Wuppertal, publicerade en artikel om en ny syntesmetod i tidskriften Angewandte Chemie . Artikeln publicerades online den 27 september 2018.

Ny prekursorkemi

"Prekursorer för tillverkning av ultratunna silverfilmer är mycket känsliga för luft och ljus, " förklarar Nils Boysen. Silverprekursorerna kan stabiliseras med fluor, fosfor eller syre. "Dock, dessa element förorenar de tunna filmerna såväl som utrustningen som används för produktionen, " fortsätter forskaren. Under loppet av sin masteruppsats, Boysen och hans kollegor utvecklade en alternativ lösning för att ta itu med problemen i samband med vanliga silverprekursorer.

Forskarna skapade en kemisk silverprekursor, där silvret är omgivet av en amid och en karben, som till och med är stabil utan element som fluor, fosfor eller syre. De visade att en tunn silverfilm kan appliceras på en elektrod med den nya prekursorn genom atomskiktsavsättning. I processen, den gasformiga prekursorn transporteras till elektroden och en silverfilm avsätts där som ett skikt med en tjocklek av endast ett fåtal atomer. Eftersom den är så tunn, silverfilmen är genomskinlig.

"Eftersom processen kan drivas under atmosfärstryck och vid låga temperaturer, villkoren för industriell produktion är ganska gynnsamma, " säger Anjana Devi.

En chans till högeffektiva solceller och ljus

Efter en serie tester, forskarna visade att de tunna silverfilmerna som tillverkas med denna metod är rena och elektriskt ledande. "När det gäller processteknik, den framgångsrika syntesen av den nya prekursorn banar väg för utvecklingen av ultratunna silverfilmer, " avslutar Thomas Riedl. "Det utgör ett första steg mot produktionen av nya elektroder för högeffektiva solceller och ljus."

"Samarbetet mellan kemister från Bochum och ingenjörer från Wuppertal var nyckeln till framgång, " säger Anjana Devi.