Ett innovativt sätt att mönstra metaller har upptäckts av forskare vid Institutionen för kemi vid University of Warwick, vilket skulle kunna göra nästa generations solpaneler mer hållbara och billigare.

Silver och koppar är de mest använda elektriska ledarna i modern elektronik och solceller. Dock, Konventionella metoder för att mönstra dessa metaller för att skapa det önskade mönstret av ledande linjer är baserade på att selektivt avlägsna metall från en film genom etsning med användning av skadliga kemikalier eller tryckning från kostsamma metallbläck.

Forskare från Institutionen för kemi vid University of Warwick, har utvecklat ett sätt att mönstra dessa metaller som sannolikt kommer att visa sig vara mycket mer hållbara och billigare för storskalig produktion, eftersom det inte finns något metallavfall eller användning av giftiga kemikalier, och tillverkningsmetoden är kompatibel med kontinuerlig bearbetning från rulle till rulle.

Arbetet rapporteras i tidningen "Selektiv deposition av silver- och kopparfilmer genom kondensationskoefficientmodulering, " publicerades som en avancerad artikel den 13 augusti i tidskriften Material horisonter .

Tack vare £1,15 miljoner finansiering från UK Engineering and Physical Sciences Research Council, Dr Ross Hatton och Dr Silvia Varagnolo har upptäckt att silver och koppar inte kondenserar till extremt tunna filmer av vissa högfluorerade organiska föreningar när metallen avsätts genom enkel termisk avdunstning.

Termisk avdunstning används redan i stor skala för att göra den tunna metallfilmen på insidan av skarpa paket, och organofluorföreningar är redan vanligt förekommande som basen i kokkärl med non-stick.

Forskarna har visat att det organiska fluorskiktet bara behöver vara 10 miljarddels meter tjockt för att vara effektivt, och därför behövs bara små mängder.

Detta okonventionella tillvägagångssätt lämnar också metallytan oförorenad, som Hatton tror kommer att vara särskilt viktigt för nästa generations sensorer, som ofta kräver oförorenade mönstrade filmer av dessa metaller som plattformar på vilka avkänningsmolekyler kan fästas.

För att hjälpa till att hantera de utmaningar som klimatförändringarna innebär, det finns ett behov av färgjustering, flexibla och lätta solceller som kan produceras till låg kostnad, speciellt för applikationer där konventionella solceller av styv kisel är olämpliga som i elbilar och halvtransparenta solceller för byggnader.

Solceller baserade på tunna filmer av organiska, perovskit eller nanokristallhalvledare har alla potential att möta detta behov, även om de alla kräver en låg kostnad, flexibel transparent elektrod. Hatton och hans team har använt sin metod för att tillverka halvtransparenta organiska solceller där den översta silverelektroden är mönstrad med miljontals små öppningar per kvadratcentimeter, som inte kan uppnås på något annat skalbart sätt direkt ovanpå en organisk elektronisk enhet.

Dr Hatton från Institutionen för kemi vid University of Warwick kommenterar:

"Denna innovation gör det möjligt för oss att förverkliga drömmen om verkligt flexibel, transparenta elektroder anpassade till behoven hos den framväxande generationen av tunnfilmssolceller, samt att ha många andra potentiella tillämpningar, allt från sensorer till lågemissionsglas."