Entwicklung neuer Solarzellen
Normalerweise sind Oxide gute Isolatoren. Per Zufall fanden deutsche Chemiker nun heraus, dass sich die Oberfläche von Zinkoxid auf einfache Art leitfähig machen lässt. Die Entdeckung soll neue Solarzellen hervorbringen.
Deutsche Forscher haben bei Experimenten an Zinkoxid-Oberflächen zufällig eine wesentliche Entdeckung gemacht: Wasserstoffatome reagieren bei Raumtemperatur ausschließlich mit den Sauerstoffatomen an der Zinkoxid-Oberfläche, während die Zinkatome frei bleiben.
Dadurch wird aus dem Isolator Zinkoxid ein guter elektrischer Leiter.
Durchsichtig und leitfähig
Für viele technische Anwendungen werden durchsichtige, leitfähige Materialien gebraucht. Metalle, die klassischen elektrischen Leiter, sind aber undurchsichtig und kommen daher nicht in Frage.
Deswegen haben sich die Forscher seit langem für die entsprechenden Metalloxide interessiert. Die Oxide sind allerdings normalerweise gute Isolatoren.
Indium-Zinn-Oxid in Solarzellen, Touchscreens
Ausnahme ist das durchsichtige Indium-Zinn-Oxid [ITO]: Dieses ist leitfähig und wird bereits vielfältig eingesetzt. Als leitende Schicht in Solarzellen muss es allerdings in einem extra Arbeitsschritt auf Oberflächen - etwa auf die des häufig eingesetzten Zinkoxids - aufgedampft werden.
Das Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum hat nun entdeckt, dass die Leitfähigkeit an der Oberfläche von Zinkoxid-Oberflächen auch einfacher zu haben ist: Geringe Mengen Wasserstoff reichen aus, um die Oberfläche metallisch zu machen.
"Eigentlich handelt es sich dabei um einen Zufallsfund", so Projektleiter Christof Wöll. Das Hauptinteresse der Untersuchungen galt nämlich den chemischen Eigenschaften von Zinkoxid-Oberflächen, insbesondere in Zusammenhang mit der Synthese von Methanol.
Die Wissenschaftler haben bei Experimenten mit atomarem Wasserstoff in einer Ultrahochvakuum-Kammer entdeckt, dass bei Zimmertemperatur die Wasserstoffatome nur mit den Sauerstoffatomen an der Zinkoxid-Oberfläche reagieren, während die Zinkatome an der Oberfläche frei bleiben.
Die Wasserstoffatome in den sich an der Oberfläche bildenden OH-Gruppen haben also keine Partner an den benachbarten Metallatomen.
Neue Anstöße für Solarzellen
Da Zinkoxid für die Herstellung von Solarzellen von erheblichem Interesse ist, erwarten die Forscher von diesem Ergebnis Anstöße für die Entwicklung neuer Solarzellen.
(Futurezone / Pressetext.at)