(Phys.org) – Solceller baserade på halvledande kompositplast och kolnanorör är en av de mest lovande nya teknologierna för att producera billiga tryckta solceller. Fysiker vid Umeå universitet har upptäckt att man kan minska antalet kolnanorör i enheten med mer än 100 gånger med bibehållen exceptionell förmåga att transportera laddningar. Detta uppnås tack vare smart nano-teknik av det aktiva lagret inuti enheten. Deras resultat publiceras som förstasidesnyheter i tidskriften Nanoskala .

Kolnanorör är mer och mer attraktiva att använda i solceller som ersättning för kisel. De kan blandas i en halvledande polymer, och deponeras från lösning med enkla och billiga metoder för att bilda tunna och flexibla solceller. Hybridmaterialet är lätt att sprida ut över en stor yta och nanorören har enastående elektrisk ledningsförmåga, och de kan effektivt separera och transportera elektriska laddningar som genereras från solenergi.

Tidigare i år, Dr David Barbero och hans forskargrupp vid Umeå universitet, visade för första gången att om kolnanorör kopplas till varandra på ett kontrollerat sätt för att bilda komplexa nätverk i nanostorlek, man kan uppnå betydligt högre laddtransport och el än vad som tidigare varit möjligt med samma material. Det innebär att transporten av elektriska laddningar sker med mycket liten energiförlust.

Tidigare studier har rapporterat att det finns en perkolationströskel för mängden kolnanorör som krävs för att effektivt transportera elektriska laddningar i en enhet. Under denna tröskel, enheten blir helt ineffektiv och ingen ström kan genereras.

I denna nya studie, Dr Barbero och hans team vid Umeå universitet visar att denna tröskel kan reduceras med mer än 100 gånger i en halvledande polymer och ändå generera höga strömmar och laddningstransport vid mycket låga nanorörsbelastningar, vilket kraftigt minskar materialkostnaderna.

"Våra resultat är viktiga ur en grundläggande synvinkel, men också av praktisk betydelse. De renade halvledande nanorören, som är nödvändiga för högpresterande enheter, är fortfarande ganska dyra och tidskrävande att producera. Nu, nano-kolenheter, som kolnanorörsbaserade solceller, kan produceras med ett mycket mindre antal kolnanorör och därmed mycket reducerade materialkostnader, säger David Barbero.

De nya resultaten förväntas påskynda utvecklingen av nästa generation av lösningsbearbetade tunnfilmsbaserade nanokolbaserade solceller, som både är mer effektiva för att generera kraft och mindre kostsamma att producera i jämförelse med dagens solceller.