Solarzellen: Anwendungsgebiet photonischen Sinterns.
Eugene – Das photonische Sintern wird die Herstellung von elektronischen Geräten in Zukunft massgeblich bestimmen. Das meinen zumindest die Physiker der Oregon State University, denn sie haben einen weiteren Schritt getan, um die physikalische Wirkungsweise des Prozesses zu verstehen. Neue Entwicklungen bei Solarzellen, flexibler Elektronik oder Sensoren wären damit denkbar.
Schnell und preiswert
Unter dem Sintern versteht man eine Methode, Materialien unterhalb des typischen Schmelzpunktes zu einem Festkörper zu verbinden. Beim photonischen Sintern werden Nanopartikel zu einem soliden dünnen Film verschmolzen, der für viele Zwecke einsetzbar ist. Dabei wird üblicherweise gepulstetes Licht verwendet. Wenn sich der Schmelzpunkt und die Lichtabsorptionseigenschaften des Materials ändern, kann Lichtenergie den Sinterprozess bewirken, also ein Verschmelzen der Nanopartikel zu massivem Metall.
Das photonische Sintern ist gegenüber anderen Technologien eine schnelle und preiswerte Methode. Jedoch war das physikalische Verständnis für den Prozess bislang mangelhaft, was auch dazu geführt hat, dass die Technologie bislang relativ unkontrolliert und mit dem Einsatz von zu viel Energie von statten ging. «Bislang haben wir die grundlegende Physik des Prozesses nicht wirklich verstanden. Wir vermuteten, dass die Veränderung der Temperatur und der Grad der Fusion nicht korrelieren. Nun wissen wir, dass dem nicht so ist», so Studienleiter Rajiv Malhotra.
Hohe Qualität garantiert
Nun steht die Tür für kontrolliertes Sintern offen. Höhere Prozessgeschwindigkeiten und niedrigere Energiekosten mit niedrigeren Temperaturen bei gleichbleibender Qualität sind die Folge. Der neue Prozess ist darüber hinaus skalierbar und damit auch für industrielle Zwecke anwendbar. Produkte, die aus der Entwicklung entstehen können, sind Solarzellen, Gassensoren, Radiofrequenzidentifikationsanzeigen und flexible Elektronik, wie Wearables für biomedizinische Sensoren. (pte/mc/ps)
