El nitruro de cobre podría reemplazar al CdTe como conductor para película delgada

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Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio han demostrado que el nitruro de cobre actúa como un semiconductor de tipo n, mientras que el dopado con flúor proporciona una conducción de tipo p, de acuerdo con el anuncio del instituto.

Un grupo de investigadores dirigidos por el investigador principal, Matsuzaki, se propuso encontrar nuevos materiales para la producción de conductores de tipo p y tipo n utilizados en células solares de capa delgada. Durante el proceso, creó un cristal de nitruro de cobre, que funciona como un conductor de tipo n. Al utilizar una técnica de nitruración adecuada para la producción en masa, esta tecnología podría ser escalable a bajo costo, afirma el equipo.

El proceso está compuesto por una búsqueda computacional de elementos dopantes, microscopía atómica y análisis de estructura electrónica utilizando radiación sincrotrón.

El nuevo material, nitruro de cobre, es un compuesto que, según los investigadores, es respetuoso con el medio ambiente. El equipo utilizó una nueva ruta de reacción catalítica con amoníaco y gas oxidante para evitar las dificultades de cultivar cristales de nitruro.

El compuesto crea un conductor de tipo n con exceso de electrones. Si este compuesto se trata con un elemento de flúor, puede transformarse en un conductor de tipo p. El proceso se estableció previamente en los cálculos teóricos, y ahora se ha demostrado experimentalmente mediante el uso de microscopía atómica.

Las células solares necesitan un socio tipo n y tipo p, y la configuración de ambos ha sido objeto de investigación con células solares, afirma el instituto en su anuncio. Al obtener ambos conductores del mismo material, el equipo alega que se pueden producir células solares más eficientes con este tipo de conductor.

La producción de capa delgada se ha visto eclipsada por el uso de cadmio, ya que el material se clasifica como altamente tóxico y se debe evitar cualquier contaminación con el medio ambiente.

En 2010, el material fue prohibido bajo la regulación RoHS de la UE, aunque se hizo una exención para las células solares. La exención ha recibido una gran cantidad de críticas de institutos e investigadores de renombre, que insisten en que pequeñas cantidades de material puedan emanar de los módulos y contaminar el medio ambiente.

Desde entonces, los institutos de investigación y los desarrolladores de células solares han tratado de establecer nuevos materiales para ser usados y conductores de tipo n y p de células solares de película fina.