Un modo innovativo per modellare i metalli è stato scoperto dagli scienziati del Dipartimento di Chimica dell'Università di Warwick, che potrebbe rendere la prossima generazione di pannelli solari più sostenibile ed economica.

Argento e rame sono i conduttori elettrici più utilizzati nell'elettronica moderna e nelle celle solari. Però, i metodi convenzionali per modellare questi metalli per realizzare il modello desiderato di linee conduttrici si basano sulla rimozione selettiva del metallo da una pellicola mediante incisione utilizzando sostanze chimiche dannose o stampa da inchiostri metallici costosi.

Scienziati del Dipartimento di Chimica dell'Università di Warwick, hanno sviluppato un modo per modellare questi metalli che probabilmente si dimostrerà molto più sostenibile ed economico per la produzione su larga scala, perché non ci sono rifiuti metallici o uso di sostanze chimiche tossiche, e il metodo di fabbricazione è compatibile con la lavorazione continua roll-to-roll.

Il lavoro è riportato nell'articolo "Deposizione selettiva di film di argento e rame mediante modulazione del coefficiente di condensazione, " pubblicato come articolo avanzato il 13 agosto sulla rivista Orizzonti di materiali .

Grazie al finanziamento di 1,15 milioni di sterline del Consiglio di ricerca per l'ingegneria e le scienze fisiche del Regno Unito, Il Dr. Ross Hatton e la Dr. Silvia Varagnolo hanno scoperto che argento e rame non si condensano su pellicole estremamente sottili di alcuni composti organici altamente fluorurati quando il metallo viene depositato per semplice evaporazione termica.

L'evaporazione termica è già ampiamente utilizzata su larga scala per realizzare la sottile pellicola metallica all'interno dei pacchetti croccanti, e composti organofluorati sono già un luogo comune come base di pentole antiaderenti.

I ricercatori hanno dimostrato che lo strato di organofluoro deve essere spesso solo 10 miliardesimi di metro per essere efficace, e quindi sono necessarie solo piccole quantità.

Questo approccio non convenzionale lascia incontaminata anche la superficie metallica, che Hatton ritiene sarà particolarmente importante per i sensori di prossima generazione, che spesso richiedono pellicole modellate incontaminate di questi metalli come piattaforme su cui possono essere fissate le molecole di rilevamento.

Per aiutare ad affrontare le sfide poste dai cambiamenti climatici, c'è bisogno di regolazione del colore, celle solari flessibili e leggere che possono essere prodotte a basso costo, in particolare per applicazioni in cui le celle solari al silicio rigido convenzionali non sono adatte come nelle auto elettriche e nelle celle solari semitrasparenti per gli edifici.

Celle solari basate su film sottili di organico, i semiconduttori di perovskite o nanocristalli hanno tutti il ​​potenziale per soddisfare questa esigenza, anche se tutti richiedono un basso costo, elettrodo trasparente flessibile. Hatton e il suo team hanno usato il loro metodo per fabbricare celle solari organiche semitrasparenti in cui l'elettrodo d'argento superiore è modellato con milioni di minuscole aperture per centimetro quadrato, che non può essere ottenuto con nessun altro mezzo scalabile direttamente su un dispositivo elettronico organico.

Il Dr. Hatton del Dipartimento di Chimica dell'Università di Warwick commenta:

"Questa innovazione ci consente di realizzare il sogno di una vera flessibilità, elettrodi trasparenti abbinati alle esigenze della generazione emergente di celle solari a film sottile, oltre ad avere numerose altre potenziali applicazioni che vanno dai sensori al vetro a bassa emissività."