Det er ph.d. studerende Peter Krogstrup, Niels Bohr Instituttet, der i samarbejde med en række anerkendte forskere og virksomheden SunFlake A/S, står bag gennembruddet.
De nye resultater er for nylig publiceret i det ansete tidsskrift NanoLetters. Nanowires er en-dimensionelle strukturer med unikke elektriske og optiske egenskaber - en slags byggeklodser, som forskere bruger til at lave apparater i nanostørrelse.
Der er i de senere år blevet forsket meget i, hvordan man kan bruge nanowires som byggeklodser i udviklingen af solceller.
En af udfordringerne er bl.a. at kontrollere fremstillingen af nanowires. De nye ultra rene nanowires er en del af løsningen.
De er dyrket uden brug af metalkatalyse som for eksempel guld, der har en tendens til at ødelægge den ellers perfekte elektronstruktur som nanowires besidder, og dermed gør dem mindre brugbare. »De ultra rene wires er dyrket på et silicium substrat med et ekstremt tyndt lag naturligt oxid. Grundstoffet Gallium, som er en del af nanowire materialet, reagerer med oxid og laver små huller i oxid laget, og her samler gallium'en sig til små dråber på få nanometer i tykkelse. Disse dråber opsamler grundstoffet Arsen - det andet materiale i nanowiren, og ved en selv-katalytisk effekt starter dyrkningen af nanowirerne uden indblanding fra andre stoffer,« siger Peter Krogstrup. Gennembruddet er resultatet af et års arbejde i forbindelse med hans ph.d.
Kontrol over dyrkning af nanowires
En lang række eksperimenter med forskellige dyrkningsbetingelser har gjort forskerne klogere på fysikken bag formationen af nanowirene.
En nanowire består normalt af både hexagonale og kubiske krystal segmenter, men de nye nanowires består kun af en perfekt kubisk krystal struktur.
Det betyder, at elektronernes vej igennem wiren er upåvirket, og dermed lider et mindre energi tab hvilket fører til en højere effektivitet. »Den bedre forståelse af dyrkningsprocessen giver os kontrol over dyrkningen af nanowires, og de rene wires er udgangspunktet for mit nuværende arbejde med at udvikle en højeffektiv solcelle baseret på nanowires. Med disse resultater er vi et godt skridt tættere på dette mål,« siger Peter Krogstrup, der peger på, at hans nanowires er dyrket på et silicium substrat. »Substratet er billigere end de alternative substrater, som mange andre forskere bruger. Det er vigtigt, for i sidste ende gælder det om at få så meget energi som muligt for en så lille pris som muligt,« siger Peter Krogstrup, hvis forskning foregår i samarbejde med virksomheden SunFlake A/S, som holder til på Nano-Science Center ved Københavns Universitet.
Virksomheden arbejder på at udvikle fremtidens solceller baseret på nanostrukturer af netop Gallium og Arsen. »Vi er meget tilfreds med, at der så tidligt i forskningsprojektet er fremkommet så gode resultater som dem Peter leverer her,« siger direktør i SunFlake A/S Morten Schaldemose.
Artiklen er lavet i samarbejde med Nano-Science Center, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet.
