Twentse onderzoekers verbeteren efficiëntie zonnecellen met zwavel

Transparante geleiders worden gebruikt voor tal van apparaten, waaronder touchscreens en zonnecellen.

2 soorten
Er zijn 2 soorten transparante geleiders: p-type en n-type. De combinatie van beide soorten maakt het mogelijk om volledig transparante apparaten te maken. Dit kan leiden tot innovaties zoals doorzichtige smartphones en ramen met ingebouwde, doorschijnende zonnepanelen die esthetiek en functionaliteit combineren. Maar tot nu toe schieten de p-types tekort op het gebied van geleidbaarheid in vergelijking met hun n-type tegenhangers.

Daarom zoeken onderzoekers naar manieren om de geleidbaarheid van het p-type te verbeteren. Dit soort geleiders moet net zo goed elektriciteit geleiden als de n-types. Het materiaal koperjodide is een bekende p-type transparante geleider. Onderzoekers van de Universiteit Twente ontdekten dat het toevoegen van een klein beetje zwavel – 3 procent – de geleidbaarheid van koperjodide meer dan vervijfvoudigde. Het materiaal kan aanzienlijk beter elektriciteit geleiden en laat bijna al het licht door. Het is zelfs zo goed dat het meer dan 75 procent van het zichtbare licht doorlaat.

Laserdepositie
Onderzoekers maken dunne films van koperjodide met zwavel met een speciale techniek met laserstralen. Dat heet gepulste laserdepositie. Zwavel veroorzaakt ‘fouten’ in het materiaal. Deze fouten – eigenlijk zijn het ontbrekende koperatomen – maken het materiaal beter in het geleiden van elektriciteit. Bij het bestuderen van koperjodide met zwavel ontdekten de onderzoekers dat de zwavel 2 belangrijke dingen doet. Ten eerste werkt deze als een katalysator waardoor er sneller koperatomen wegvallen. Ten tweede hoopt de zwavel zich voornamelijk op in de grensgebieden van de kristalstructuren. Beide maken het materiaal nog beter in het geleiden van elektriciteit.

De eerste auteur van het Twentse onderzoek, Adeem Saeed Mirza, is een promovendus onder begeleiding van professor Monica Morales Masis, die deel uitmaakt van de leerstoel Inorganic Material Science, en defectstudies werden uitgevoerd in samenwerking met de TU/Eindhoven.