太阳能电池和触摸屏中使用的透明导电氧化物(TCO)层的原子结构错误会影响其导电性和透明度。这些错误现在可以识别和消除使用一个实用和有效的方法开发弗劳恩霍夫研究人员。
非晶态氧化层模型的细节，在目标过程中引入了氢原子。右下角的浅蓝色小球体是氢;氧用红色的小球表示;其他的球代表铟(灰色)，锡(蓝色)和镓(粉色)。©弗劳恩霍夫IWM
该创新技术通过考虑所有潜在的原子误差来模拟TCO层的性质，而不管结构是非晶态还是晶态，或者层是无序的还是高度有序的，从而获得了非常逼真的TCO层原子结构模型。
利用这些模拟，研究人员探索了电子在TCO层中的移动速率或该层的电导率。据其中一名研究人员Wolfgang Körner博士称，模拟有助于观察TCO层的原子结构发生变化时，其状态密度的变化。科学家们还能够确定光是否能够不受阻碍地通过这层薄膜进行吸收或透射，使它变得透明。
研究结果有助于对TCO层各种性质的起源有新的认识。这一知识对制造商优化生产以实现特定的氧化层性能非常有用。虽然制造完全不产生错误的结构实际上是不可行的，但科学家们已经找到了确定和消除影响透明度的原子结构缺陷的方法，以制造更透明的氧化物。
一种方法是将氧化物加热到适当的高温或在富氧环境中，从而提高某些TCOs的透明度。另一种方法是在TCO层的结构中添加不同的特定定义的原子，以模拟添加对层性质的影响。目标是通过添加合适的“杂质”来优化TCO层的透明度和电导率，并以此方式模拟设计材料。
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