Nuovi nanofili ultra-puliti prodotti al Nano-Science Center, L'Università di Copenhagen avrà un ruolo centrale nello sviluppo di nuove celle solari ad alta efficienza ed elettronica su scala nanometrica. Il dottorando Peter Krogstrup, Istituto Niels Bohr, in collaborazione con alcuni noti ricercatori e la società SunFlake A/S, c'è dietro la svolta. Le nuove scoperte sono state recentemente pubblicate sulla prestigiosa rivista Nanolettere .

I nanofili sono strutture unidimensionali con proprietà elettriche e ottiche uniche, una sorta di elementi costitutivi, che i ricercatori utilizzano per creare dispositivi su scala nanometrica.

Negli ultimi anni, c'è stata una grande quantità di ricerca su come i nanofili possono essere usati come elementi costitutivi nello sviluppo delle celle solari. Una delle sfide è controllare la produzione di nanofili. I nuovi nanofili ultra-puliti sono parte della soluzione. Sono coltivati ​​senza l'uso di una catalisi metallica come l'oro, che ha la tendenza a distruggere la struttura elettronica altrimenti perfetta che i nanofili possiedono, rendendoli così meno utili.

"I fili ultra-puliti sono cresciuti su un substrato di silicio con uno strato estremamente sottile di ossido naturale. L'elemento Gallio, che è una parte del materiale del nanofilo, reagisce con l'ossido e crea piccoli fori nello strato di ossido, e qui il gallio si raccoglie in piccole goccioline di pochi nanometri di spessore. Queste goccioline catturano l'elemento Arsenico - l'altro materiale nel nanofilo e attraverso un effetto autocatalitico avvia la crescita dei nanofili senza interferenze da altre sostanze", spiega Peter Krogstrup. La svolta è il risultato di un anno di lavoro in connessione con il suo dottorato di ricerca.

Controllo sulla coltivazione dei nanofili

Numerosi esperimenti con diverse condizioni di crescita hanno reso i ricercatori più saggi sulla fisica dietro la formazione dei nanofili. Un nanofilo normalmente è costituito da segmenti di cristallo sia esagonali che cubici, ma i nuovi nanofili sono costituiti solo da una perfetta struttura cristallina cubica. Ciò significa che il percorso degli elettroni attraverso il filo non è influenzato e quindi subisce una minore perdita di energia che porta a una maggiore efficienza.

"Questa migliore comprensione del processo di crescita ci dà il controllo sulla coltivazione dei nanofili e i cavi puliti sono il punto di partenza per il mio attuale lavoro di sviluppo di una cella solare ad alta efficienza basata su nanofili. Con questi risultati siamo un buon passo avanti verso questo obiettivo ", spiega Peter Krogstrup, sottolineando che i suoi nanofili sono cresciuti su un substrato di silicio.

"Il substrato è più economico dei substrati alternativi utilizzati da molti altri ricercatori. È importante perché alla fine si tratta di ottenere quanta più energia possibile al minor costo possibile", spiega Peter Krogstrup, la cui ricerca è condotta in collaborazione con la società SunFlake A/S, che si trova presso il Nano-Science Center dell'Università di Copenaghen. L'azienda sta lavorando per sviluppare le celle solari del futuro basate sulle nanostrutture di Gallio e Arsenico.

"Siamo molto lieti che Peter abbia ottenuto risultati così buoni così presto nel progetto di ricerca", afferma il CEO di SunFlake A/S Morten Schaldemose.