17 feb. 1999
1 minuut
Door een halfgeleider, waarmee je zonlicht om kunt zetten naar elektriciteit, te voorzien van pilaartjes, kun je de oppervlakte vergroten en het rendement verhogen. Het creëren van een PN-junctie in deze pilaartjes die de 3D-structuur van het oppervlak volgt is daarbij essentieel om positieve en negatieve lading in de structuur te goed te kunnen scheiden. Wetenschappers van UT-onderzoeksinstituut Mesa+ zijn er voor het eerst in geslaagd om deze PN-juncties in halfgeleiders nauwkeurig in 3D te visualiseren. Ze creëerden een halfgeleider met een miljoen minuscule pilaartjes per vierkante centimeter en slaagden er in om nauwkeurig de PN-junctie in beeld te brengen met een elektronenmicroscoop.
Silicium dat is ‘vervuild’ met bijvoorbeeld boor (P-type) of fosfor (N-type) geleidt stroom beter. De ‘vervuiling’ is in het Engels beter bekend als doping en in het Nederlands als dotering. Door een P-type silicium en N-type silicium aan elkaar te koppelen tot een PN-junctie creëer je een halfgeleider zoals aanwezig in zonnecellen, waarin de positieve en negatieve ladingsdragers (elektronen en ‘gaten’) naar verschillende kanten van de structuur bewegen.
Significante stijging rendement
Onderzoekers van de Universiteit Twente zijn er in geslaagd om PN-juncties in 3D-gestructureerd silicium te creëren, dat is voorzien van enorme aantallen minuscule pilaartjes. Ze wisten de mate van dotering nauwkeurig te controleren, wat resulteerde in een PN-overgang die in de gehele structuur overal op dezelfde afstand van het oppervlak aanwezig was. Met behulp van een scanning electronenmicroscoop konden ze nauwkeurig de PN-overgang in drie dimensies in beeld brengen. Ook toonden ze aan dat hun structuren bij de omzetting van zonlicht naar elektriciteit een significante stijging van de efficiëntie lieten zien. De reden hiervoor is dat lading binnen de structuur altijd slechts een minimale afstand hoeft te overbruggen. De opgedane kennis is relevant voor het verbeteren van de efficiëntie van bijvoorbeeld zonnecellen.
Het onderzoek is onderdeel van een groter onderzoeksproject van vier verschillende vakgroepen van UT-onderzoeksinstituut Mesa+. De vier groepen werken samen aan een zogenoemd solar to fuel–apparaat, waarmee je de energie uit zonlicht rechtstreeks om kunt zetten naar een brandstof (in dit geval waterstof).
Onderzoek
Het onderzoek is nu gepubliceerd in Advanced Energy Materials en is uitgevoerd door Rick Elbersen, Roald Tiggelaar, Alexander Milbrat, Guido Mul, Han Gardeniers en Jurriaan Huskens van de vakgroepen Molecular Nanofabrication, Mesoscale Chemical Systems en Photocatalytic Synthesis.
Anderen lazen ook
