Новый гибкий прозрачный проводник показал рекордную эффективность

14 ноября 2019
113

Ученые Центра фотоники и квантовых материалов (CPQM) Сколтеха вместе с зарубежными коллегами представили новый прозрачный проводниковый материал на основе однослойных углеродных нанотрубок. По своим характеристикам он превзошел все мировые аналоги. Статья ученых была опубликована в журнале Nano Energy.

В настоящее время повсеместно используются электроды с n-типом проводимости. Это значит, что переносчиками заряда в таких материалах являются электроны. Но сегодня усилия ученых направлены на поиск электродов с p-типом проводимости, в которых заряды переносят дырки. Их внедрение в производство поможет решить ряд проблем, возникающих при использовании проводников n-типа. Прозрачные электроды как p-, так и n-типа необходимы для создания высокоэффективных каскадных солнечных элементов и для фотокаталитического разложения воды.

Ученые из Сколтеха сделали шаг вперед в создании таких материалов. Они включили в состав изготовляемого проводника пленки из углеродных нанотрубок, проводящие полимеры, оксиды переходных металлов и волокна из углеродных нанотрубок. 

Исследователи обнаружили, что использование тонких многокомпонентных слоев и введение волокон из углеродных нанотрубок значительно улучшает свойства синтезируемых электродов. Авторы работы также показали, что такие волокна можно использовать для замены традиционных металлических контактов.

Чтобы показать преимущества новых электродов, ученые изготовили солнечные элементы на их основе с добавлением аморфного кремния. Оказалось, что они дают рекордную эффективность преобразования энергии в 8,8%, что на 16% лучше по сравнению с традиционными солнечными элементами из аморфного кремния.

«Для достижения такой эффективности мы разработали новый прозрачный проводник р-типа с очень низким поверхностным сопротивлением — около 17 Ом/кв. Он имеет 90% прозрачности в середине видимого диапазона и высокую степень механической гибкости. Это настоящий прорыв в прозрачной и гибкой электронике, в применении углеродных материалов в целом и однослойных углеродных нанотрубок в частности. Мы ожидаем, что это откроет новые возможности для применения таких проводников в оптоэлектронике, фотонике и энергетике», — объясняет один из исследователей, профессор РАН и руководитель Лаборатории наноматериалов Сколтеха Альберт Насибулин.