Forskare vid University of Texas i Dallas utvecklar nanoteknik som kan leda till en ny plattform för solceller, en som kan driva utvecklingen av lättare, flexibel och mer mångsidig soldriven teknik än vad som för närvarande är tillgängligt.

National Science Foundation delade nyligen ut 390 dollar, 000 bidrag till Dr Anton Malko och Dr Yuri Gartstein, både vid Institutionen för fysik, och Dr Yves Chabal vid Institutionen för materialvetenskap och teknik för att ytterligare utforska sin forskning om genomförbarheten av ultratunna fotovoltaiska enheter, som omvandlar ljus från solen till elektrisk kraft.

"Traditionella kiselsolceller som är kommersiellt tillgängliga är gjorda av kisel som är några hundra mikron tjock, "Malko sa." Vårt mål är att minska det med hundra gånger, ner till ungefär en mikron tjock, samtidigt som effektiviteten bibehålls. "

En mikron, eller mikrometer, är en måttenhet, lika med en miljonedel av en meter. För jämförelse, diametern på ett människohår är cirka 100 mikron, och ett amerikanskt mynt är cirka 1, 250 mikron tjock.

Även om omfattningen av forskningsobjekten är liten, deras inverkan kan vara betydande.

"Solceller som är 100 mikron tjocka är styva och sköra, "Malko sa." Vid den tjocklek vi undersöker, enheter skulle inte bara vara lättare, men de blir också flexibla. Det finns en stor marknad och applikationsnisch för flexibla solceller, som på kläder eller ryggsäckar för vandrare, eller i situationer där du behöver bärbara källor för att driva elektronik. "

UT Dallas tillvägagångssätt för att bygga solceller innebär användning av nanosiserade kristallpartiklar som kallas kvantprickar, som absorberar ljus mycket bättre än kisel. Den energi de absorberar överförs sedan till kisel och omvandlas till en elektrisk signal.

Forskarna konstruerar sina experimentella fotovoltaiska strukturer lager för lager, börjar med ett ultratunt lager av kisel, en så kallad nanomembran ungefär en tiondel av en mikron tjock. Dessutom, med hjälp av speciella molekylära "länkar", "lager av exakt placerade kvantprickar läggs till.

"Detta är ännu inte ett ingenjörsprojekt, det är ett forskningsprojekt, "Gartstein sa." Vi tror att vi ställer intressanta vetenskapliga frågor och undersöker koncept som så småningom kan leda till enheter. "

De första resultaten från forskningen publicerades nyligen i tidskriften ACS Nano .

"Nyckelpunkten i vår forskning är att karakterisera hur energi överförs från kvantprickarna genom lagren till kislet, samt för att avgöra hur vi kan utnyttja dessa egenskaper och optimera arrangemanget av kvantprickarna, tjockleken på skikten och andra aspekter av strukturen, "Sa Malko.

Den tvärvetenskapliga forskningen innebär inte bara kunskaper i experimentell och teoretisk fysik, som Malko och Gartstein tillhandahåller. Materialvetenskap och nanoteknikkompetens är också avgörande. En viktig medlem i teamet är Dr. Oliver Seitz, en postdoktor i Chabals laboratorium, som utförde den känsliga och exakt kontrollerade processen med att faktiskt bygga teststrukturerna.

"Det här projektet, tänkt och initierad av Anton Malko, har varit spännande i alla forskningsstadier, "sa Chabal, innehavare av Texas Instruments Distinguished University Chair i Nanoelektronik. "Det har engagerat min grupp i en spännande applikation som bygger på den kemiska kontrollen av ytor vi har utvecklat."

Gartstein tillade:"Detta är ett av de fall där ordet" synergi "verkligen gäller. Som teoretiker, Jag kan komma med några idéer och göra några beräkningar, men jag kan inte bygga dessa saker. Inom materialvetenskap, Dr Seitz genomför faktiskt våra gemensamma idéer för att göra de fysiska proverna. Sedan i Dr Malkos labb, ultrasnabb laserspektroskopi används för att fysiskt mäta relevanta processer och egenskaper. Hue Minh Nguyen, en fysik doktorand, bidragit oerhört mycket till detta arbete.

"Det har varit ett stort nöje att arbeta tillsammans i denna atmosfär av ett riktigt samarbete, " han sa.