9 okt. 2018
1 minuut
Wetenschappers hebben aangetoond dat de positronen die de Delftse onderzoeksreactor produceert geschikt zijn voor het bestuderen van de bouwstenen van nieuwe zonnecellen: kwantumdots.
Kwantumdots, halfgeleiderkristallen van enkele nanometers groot, zijn aantrekkelijke bouwstenen voor zonnecellen. Door hun kleine afmetingen vertonen ze precies de elektronische eigenschappen die nodig zijn om zonlicht om te zetten in elektriciteit.
Complicatie is echter het oppervlak van de kwantumdots: de kleinste onregelmatigheden kunnen de efficiëntie van de uiteindelijke zonnecel flink schaden. Daarom worden de nanokristallen vaak omhuld met beschermende moleculen. Maar hoe goed is de hechting tussen deze moleculen en het halfgeleiderkristal? En hoeveel onregelmatigheden zijn er nog over aan het kristaloppervlak?
Om die vragen te beantwoorden zocht Stephan Eijt van Radiation Science & Technology naar een analysetechniek die specifiek naar het oppervlak van kwantumdots kan kijken. Eijt: "In Delft maken we gebruik van positron-annihilatietechnieken. Hierbij wordt een positief geladen antideeltje, een positron, op een materiaal geschoten. Als het daar een negatief geladen elektron tegenkomt, dan heffen deeltje en antideeltje elkaar op. Daar komt een zeer kleine hoeveelheid gammastraling bij vrij die door detectoren kan worden opgepikt. Met deze techniek kunnen we elektronenverdelingen en daarmee de elektronische structuur van flinterdunne materialen diepte-afhankelijk onderzoeken. Maar het was nog niet duidelijk of de positron-annihilatietechniek gevoelig was voor het oppervlak of toch voor het binnenste van de nanokristallen van de kwantumdots."
Om deze vraag te beantwoorden, maakten de wetenschappers gebruik van een soortgelijke techniek die binnenkort in Delft beschikbaar zal komen: positron-annihilatie levensduur spectroscopie (Pals). Pals-metingen in Duitsland lieten zien dat het merendeel van de positronen precies zo annihileerden als voorspeld door theoretische berekeningen voor de buitenste schil van kwantumdots.
"Hiermee is bewezen dat de positron-annihilatietechniek gevoelig is voor dat cruciale oppervlak van kwantumdots," aldus Eijt, die verwacht dat de techniek populairder zal worden in de ontwikkeling van betere zonnecellen.
Anderen lazen ook
