Önrendeződő napelemcellák

Az amerikai Minnesota Egyetem kutatói újfajta technológiával állítottak elő szilíciumalapú, önszerveződő napelemcellákat. Az új módszer lényege, hogy olyan mikroszkopikus építőelemekből indultak ki, amelyeket sikerült rávenniük, hogy maguktól vegyék fel a teljes eszköz létrejöttéhez szükséges elrendeződést.

Ehhez hasonló elektronikai alkatrészek létrehozásával korábban hiába próbálkoztak. Ilyen önszervező folyamatokat ugyanis bizonyos méret fölött vezérelhet a gravitáció, a nagyon kicsi, nanométeres skálákon pedig a kémiai folyamatok. Máshoz kell azonban folyamodni a kettő közötti skálán.

A kutatók által kiindulásként használt eszközök néhányszor tíz mikrométer méretű, hajszálvastagságnál is kisebb „csipecskék”, egyik oldalukon vékony aranyréteggel borított monokristályos szilíciumkockák voltak. Ahhoz, hogy ezeket rendezett helyzetbe hozzák, az arany felületet hidrofi l – a vízmolekulákat vonzó –, a másikat pedig hidrofób, azaz víztaszító vegyülettel borították. A sűrűségek gondos megválasztásával el tudták érni, hogy az így kezelt építőelemek egy vizet és olajat tartalmazó edényben pontosan a két folyadék határán lebegjenek. A borításnak köszönhetően pedig a víz-olaj felületen valamennyi kocka ugyanabba az irányba rendeződött.

Ezután csak fogni kellett egy előre elkészített, műanyag alapú „üres” rácsot, amelybe előre belevésték a csipecskék helyét, amit többször lassan keresztülhúztak az olaj-víz rétegen, ahol az alkotóelemek gyülekeztek, azok pedig egyszerűen beültek a kialakított helyekre. Ezzel a módszerrel három perc alatt sikerült egy 64 000 elemet tartalmazó működő eszközt létrehozniuk, miután a két oldalt vezetőkkel összekötötték.

Az így előállított napelemcella a hagyományos szilíciumkristály-ostyákból készült celláknál tízszer vékonyabb, azaz ugyanennyivel kevesebb szilíciumot igényel. Ez pedig igen nagy előny, mivel a szilíciumostyák előállítása drága, az ebből készült napelemek gyártási költségének felét ez teszi ki. Az ár mellett az új eljárás előnye lehet, hogy így különféle különleges felületekre is készíthető szilícium napelemcella – például rugalmas műanyag lemezre –, ami sokkal kevésbé lesz sérülékeny, mint az eddigi nagy felületű törékeny kristálylapok.

A konkrét eredménynél is fontosabbnak bizonyulhat azonban maga az önrendeződésen alapuló gyártási eljárás működőképességének bizonyítása. A jövőben talán sikerül önrendező napelemeket tartalmazó festékeket létrehozni, de ugyanez az eljárás számtalan más esetben is alkalmazható lehet – elég például a képernyők gyártását említeni.

Top cikkek
Érdemes elolvasni
Vélemény
NOL Piactér

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.