Une équipe internationale de scientifiques dirigée par des chercheurs du Laboratoire des nanomatériaux du Centre Skoltech pour la photonique et les matériaux quantiques (CPQM) a conçu de manière rationnelle un nouveau conducteur transparent flexible de type p utilisant des nanotubes de carbone à paroi unique. Cela ouvre de nouvelles voies pour ses applications dans les technologies optoélectroniques et énergétiques de nouvelle génération. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Nano énergie .

La plupart des dispositifs optiques et électroniques rencontrés quotidiennement sont constitués de conducteurs transparents. Cependant, tous les conducteurs transparents actuellement disponibles sont des semi-conducteurs de type n, limitant ainsi le progrès technologique. L'émergence des nanotubes de carbone en tant que conducteurs transparents de type p a été prometteuse. Son développement ultérieur sera extrêmement utile pour diverses technologies optoélectroniques et énergétiques.

L'équipe Skoltech avec ses partenaires de l'Université d'Aalto (Finlande), L'Institut DLR des systèmes énergétiques en réseau (Allemagne) et l'Université de technologie de Tallinn (Estonie) ont utilisé ce conducteur transparent de type p nouvellement développé dans des cellules solaires. « Nous avons découvert l'utilisation de couches minces à plusieurs composants et l'introduction de fibres de nanotubes de carbone dans une amélioration spectaculaire du développement de conducteurs transparents de type p. De plus, les fibres de nanotubes de carbone en elles-mêmes peuvent être utilisées en remplacement des contacts métalliques traditionnels. Cependant, le résultat le plus fascinant a été les cellules solaires fabriquées à température ambiante en utilisant le conducteur transparent de type p développé et du silicium amorphe, qui sont classés spécialement comme des appareils hybrides et produisent une efficacité de conversion de puissance record (efficacité de conversion de la lumière du soleil en électricité) de 8,8 pour cent. Il s'agit d'une augmentation effective de 16% par rapport aux cellules solaires traditionnelles en silicium amorphe, mettant ainsi en évidence l'efficacité du conducteur transparent de type p développé. Nous sommes passés des 1,6% et 3,4% initiaux rapportés précédemment en 2016 et 2018 respectivement à 8,8% en 2019 en utilisant notre nouveau conducteur transparent de type p pour de telles cellules solaires hybrides à couche mince, " déclare le premier auteur de l'étude et doctorant à Skoltech, Pramod M. Rajanna.

"Nous avons développé un conducteur transparent de type p avec une résistance de couche de pointe de 17 Ω/sq à une transmittance de 90 pour cent au milieu du spectre visible et un haut degré de flexibilité mécanique. Le nouveau conducteur est certainement révolutionnaire pour diverses applications de nanotubes de carbone monoparoi.Nous prévoyons que cela ouvrira de nouvelles voies pour son application dans des technologies répandues telles que l'optoélectronique, photonique et énergie, " explique Albert Nasibulin, Professeur de RAS et chef du laboratoire des nanomatériaux de Skoltech.