最近的研究表明,半导体纳米线为广泛的应用提供了独特的优势。欧盟资助的项目通过利用这些微小但高度受控的结构的不寻常特性,在实现可持续和高效能源收集方面开辟了新天地。利用改变电力生产和使用方式的激进新技术,最重要的问题之一将是提高效率并降低能源生产成本。
纳米技术开辟了解决上述挑战的根本新途径。特别是,半导体纳米线被誉为革命性的超级材料,可以提高成本效率,同时减少能量转换所需的材料量。
在纳米线激动人心的刺激下,研究人员建立了PHD4ENERGY项目。该项目为12位博士提供了机会。学生将在纳米科学领域开展跨学科研究。
多结太阳能电池,无荧光LED!
在过去几年中,对半导体纳米线的研究有助于增强对原子级结构的理解,并揭示纳米级的新物理现象。“半导体纳米线提供了在外延生长中轻松组合材料的可能性。例如,与平面器件相比,这在设计多结或异质结构时可以更自由地选择材料,从而可以在更简单的结构中实现更高的效率,”教授指出林克海纳。
“当材料不能配合在一起时,在平面太阳能电池组件中形成的微裂纹是能量损失的主要来源之一,”海纳进一步解释道。使用纳米线时的其他优点包括微调它们与光的相互作用的能力。纳米结构是有效的光吸收器,可以充当“天线”,收获更多的光,因此可以使用更少的材料,增加可持续性。它们可以从周围吸收光线这一事实为仅使用一小部分材料的大规模光伏发电铺平了道路。
利用由III-V半导体制成的细线的小直径和圆柱几何形状,项目团队成功设计了独特的器件结构,如轴向和径向异质结。该方法的优点在于可以沿着纳米线的长度或跨半径调制导电性质。针对高效,基于纳米线的多结太阳能电池的另一个重要成就包括设计用于串联太阳能电池的称为Esaki二极管的纳米线隧道二极管。
他们的工作的一个重要部分是面向纳米级LED结构的设计。对于可见光LED,III族氮化物 - 氮化铟镓非常适合在可见光子能量范围内的带隙。这些无荧光LED有助于实现白光的更长波长发光。
研究人员还对有利的纳米线热电特性进行了深入研究。例如,他们在实验中首次表明,热量可以转化为电能,其电子效率与优化发电站的效率相当。
与上述所有以应用为目标的活动保持同步,博士学位。学生们还探讨了纳米线的安全性,检查了潜在的毒性。PHD4ENERGY研究了新概念和技术,为开发下一代光伏系统和高效光源指明了方向。该项目侧重于博士生的就业能力观点,通过隆德大学的培训计划促进了学生与行业之间的合作。