Mudanças específicas na composição de semicondutores do tipo kesterita permitem melhorar sua adequação como camadas absorventes em células solares. Como uma equipe do Helmholtz-Zentrum Berlin mostrou, isso é particularmente verdadeiro para os questeritas nos quais o estanho foi substituído por germânio. Os cientistas examinaram as amostras usando difração de nêutrons em BER II e outros métodos. O trabalho foi selecionado para a capa da revista. CrystEngComm .

Questeritas são compostos semicondutores feitos de elementos cobre, lata, zinco, e selênio. Esses semicondutores podem ser usados ​​como um material absorvente óptico em células solares, mas até agora só alcançaram uma eficiência máxima de 12,6 por cento, enquanto as células solares feitas de seleneto de cobre-índio-gálio (CIGS) já atingem eficiências de mais de 20%. No entanto, Os kesteritas são considerados alternativas interessantes para as células solares CIGS porque consistem em elementos comuns, de modo que nenhum gargalo de fornecimento seja esperado. Uma equipe liderada pela professora Susan Schorr no HZB agora investigou uma série de amostras de querita não estequiométrica e lançou luz sobre a relação entre a composição e as propriedades optoeletrônicas. Durante a síntese das amostras no HZB, os átomos de estanho foram substituídos por germânio.

Difração de nêutrons em BER II

Os pesquisadores então investigaram essas amostras usando difração de nêutrons em BER II. Cobre, zinco, e germânio podem ser distinguidos um do outro particularmente bem com este método, e suas posições podem ser localizadas na rede cristalina. O resultado:os kesteritas com uma composição ligeiramente pobre em cobre e rica em zinco encontrados em células solares com as eficiências mais altas também têm a menor concentração de defeitos pontuais, bem como a desordem mais baixa de cobre-zinco. Quanto mais a composição era enriquecida com cobre, quanto maior a concentração de outros defeitos pontuais considerados prejudiciais ao desempenho das células solares. Investigações posteriores mostraram como o gap de energia, como é conhecido, depende da composição das amostras de pó de querita.

Os efeitos do germânio

"Esta lacuna de banda é uma característica dos semicondutores e determina quais frequências de portadores de carga de liberação de luz dentro do material, "explica René Gunder, primeiro autor da obra. "Agora sabemos que o germânio aumenta o gap óptico, permitindo que o material converta uma proporção maior de luz solar em energia elétrica. "

Kesteritas:Candidato a células solares e fotocatalisadores

"Estamos convencidos de que esses tipos de kesteritas não são adequados apenas para células solares, mas também pode ser considerado para outras aplicações. Questeritas atuando como fotocatalisadores podem ser capazes de dividir a água em hidrogênio e oxigênio usando a luz solar, e para armazenar energia solar na forma de energia química, "explica Schorr.