A Tokiói Egyetem nemzetközi kutatócsoportja egy olyan új anyagot fedezett fel, amely ha nanocsövekké hengerelik, akkor fény hatására elektromos áramot állít elő. A tudósok szerint felnagyítás és arányos növelés után a technológia felhasználható lesz a jövő szolár eszközeihez.
A volfrám-diszulfid nanocső grafikus ábrázolása
Kép: © 2019 Iwasa et al
A tudósok egy félvezető nanocső működését vizsgálták, amikor felfedezték, hogy a volfrám-diszulfid nevű anyag olyan térfogati fényelemhatást fejt ki (bulk photovoltaic effect, BPVE), amelynek hatékonysága jelentősen meghaladja a többi, ilyen tulajdonsággal bíró anyagét. Térfogati fényelemhatás akkor következik be, amikor egy anyag szerkezetének egészében keletkezik áram, és nem két különböző anyag érintkezésén alapul.
„Lényegében a kutatásunk tárgyát képező anyag ugyanúgy áramot állít elő, mint a napelem panelek, csak más módon” – fejtette ki Yoshihiro Iwasa, a Tokiói Egyetem professzora. „Most először sikerült bizonyítanunk, hogy a nanoanyagok képesek átlépni egy olyan akadályt, amely a hamarosan korlátok közé fogja szorítani a jelenlegi szolár technológiát.”
A volfrám-diszulfidnál csak akkor figyelhető meg a fényelemhatás, amikor nanocsövekké hengerelik. A térfogati fényelemhatás azért következik be, mert a nanocső nem szimmetrikus, és a keletkező áram az előnyben részesített irányba áramlik. Más, hasonló „sérült inverziós szimmetriás” szerkezetű anyagoknál is megjelenik a BPVE, de Iwasa és csoportja azt találta, hogy a volfrám-diszulfid nanocsövek esetében az átalakítás hatékonysága jóval meghaladta a korábbiakat.
„Kutatásaink eredményei arra utalnak, hogy a BPVE hatékonyság javítása egész nagyságrendet jelent más anyagokhoz képest” – jelezte Iwasa. A tanulmányt a Nature című folyóiratban tették közzé.
Elméletileg a BPVE lehetőséget kínál a tudósoknak a magasabb fokú hatékonysággal rendelkező napelem cellák eléréséhez. Azonban a jelenleg észlelt hatékonysági szintek még túl alacsonyak ahhoz, hogy túllépjenek a laboratóriumi kereteken. Iwasa azt is megjegyezte, hogy a nanocső arányos nagyítással megfelelő méretűre való elkészítése komoly kihívást jelent.
„A hatalmas nyereség ellenére, WS2 (volfrám-diszulfid) nanocsövünk nem hasonlítható össze a p-n átmenetes anyagot energiatermelésével. „Ez azért van, mert az eszköz nanoszkopikus méretetű, és nehéz lesz nagyobbat előállítani. De nem lehetetlen, remélem, hogy a kémikusokat megihleti annyira, hogy vállalják a kihívást.
Forrás: pv-magazine
