Des chercheurs de l'Université de Liverpool ont fait une découverte qui pourrait améliorer la conductivité d'un type de revêtement de verre utilisé sur des objets tels que les écrans tactiles, cellules solaires et fenêtres écoénergétiques.

Des revêtements sont appliqués sur le verre de ces articles pour les rendre électriquement conducteurs tout en laissant passer la lumière. Le dioxyde d'étain dopé au fluor est l'un des matériaux utilisés dans les revêtements de verre commerciaux à faible coût, car il est capable de laisser passer la lumière et de conduire simultanément une charge électrique, mais il s'avère que le dioxyde d'étain a un potentiel encore inexploité d'amélioration des performances.

Dans un article publié dans la revue Matériaux fonctionnels avancés , les physiciens identifient le facteur qui a limité la conductivité du dioxyde d'étain dopé au fluor, qui devrait être hautement conducteur car les atomes de fluor substitués sur les sites du réseau d'oxygène devraient chacun donner un électron libre supplémentaire pour la conduction.

Les scientifiques rapportent, en utilisant une combinaison de données expérimentales et théoriques, que pour deux atomes de fluor qui donnent un électron libre supplémentaire, un autre occupe une position de réseau normalement inoccupée dans la structure cristalline du dioxyde d'étain.

Chaque atome de fluor dit « interstitiel » capte l'un des électrons libres et se charge ainsi négativement. Cela réduit de moitié la densité électronique et entraîne également une diffusion accrue des électrons libres restants. Ceux-ci se combinent pour limiter la conductivité du dioxyde d'étain dopé au fluor par rapport à ce qui serait autrement possible.

Doctorant Jack Swallow, du Département de physique de l'Université et du Stephenson Institute for Renewable Energy, a déclaré :« Identifier le facteur qui a limité la conductivité du dioxyde d'étain dopé au fluor est une découverte importante et pourrait conduire à des revêtements avec une transparence améliorée et une conductivité jusqu'à cinq fois plus élevée, réduire les coûts et améliorer les performances dans une myriade d'applications à partir d'écrans tactiles, LED, cellules photovoltaïques et fenêtres écoénergétiques."

Les chercheurs ont maintenant l'intention de relever le défi de trouver de nouveaux dopants alternatifs qui évitent ces inconvénients inhérents.

La recherche a impliqué des physiciens de l'Université et du Surrey Ion Beam Center en collaboration avec des chimistes computationnels de l'University College London et un fabricant de verre mondial, NSG Group et est financé par une subvention du Conseil de recherche en génie et en sciences physiques et par le Centre de formation doctorale de l'EPSRC en photovoltaïque nouveau et durable.