Un team di ricerca del Tokyo Institute of Technology ha dimostrato che il nitruro di rame agisce come un semiconduttore di tipo n, con conduzione di tipo p fornita dal drogaggio del fluoro, utilizzando una tecnica di nitrurazione unica applicabile per la produzione di massa e una ricerca computazionale di elementi di drogaggio appropriati, così come la microscopia risolta atomicamente e l'analisi della struttura elettronica utilizzando la radiazione di sincrotrone. Questi semiconduttori di nitruro di rame di tipo n e p potrebbero potenzialmente sostituire i materiali convenzionali tossici o rari nelle celle fotovoltaiche.

Il fotovoltaico a film sottile ha un'efficienza equivalente e può ridurre il costo dei materiali rispetto ai pannelli solari in silicio che dominano il mercato. Sfruttando l'effetto fotovoltaico, strati sottili di materiali specifici di tipo p e di tipo n sono inseriti insieme per produrre elettricità dalla luce solare. La tecnologia promette un futuro migliore per l'energia solare, consentendo percorsi di produzione a basso costo e scalabili rispetto alla tecnologia del silicio cristallino, anche se nelle celle solari a film sottile commercializzate vengono utilizzati materiali tossici e rari. Un team del Tokyo Institute of Technology ha sfidato a trovare un nuovo materiale candidato per la produzione di detergenti, fotovoltaico a film sottile più economico.

Si sono concentrati su un semplice composto binario, nitruro di rame che è composto da elementi ecocompatibili. Però, coltivare un cristallo di nitruro in una forma di alta qualità è impegnativo poiché la storia ci dice di sviluppare LED blu al nitruro di gallio. Matsuzaki e i suoi collaboratori hanno superato la difficoltà introducendo un nuovo percorso di reazione catalitica che utilizza ammoniaca e gas ossidante. Questo composto, rappresentato attraverso la fotografia in figura (a), è un conduttore di tipo n che ha elettroni in eccesso. D'altra parte, inserendo elemento fluoro nello spazio aperto del cristallo, hanno trovato questo composto di tipo n trasformato in tipo p come previsto da calcoli teorici e direttamente dimostrato dalla microscopia risolta atomicamente nelle figure (b) e (c), rispettivamente.

Tutti gli impianti fotovoltaici a film sottile esistenti richiedono un partner di tipo p o di tipo n nella loro composizione di una struttura a sandwich, richiede enormi sforzi per trovare la migliore combinazione. La conduzione di tipo P e di tipo n nello stesso materiale sviluppato da Matsuzaki e dai suoi collaboratori è vantaggiosa per progettare una struttura di celle solari altamente efficiente senza tali sforzi. Questo materiale non è tossico, abbondante, e quindi potenzialmente economici, sostituti ideali per le celle solari a film sottile di tellururo di cadmio e rame indio gallio diseleniuro in uso. Con lo sviluppo di questi semiconduttori di tipo p e di tipo n, in una tecnica di formatura scalabile utilizzando elementi semplici sicuri e abbondanti, le qualità positive porteranno ulteriormente alla luce la tecnologia a film sottile.