Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä

02.01.2020

Buffalo-ohut-barium-zirkonium-sulfidikalvo-300-t.jpgPuutteistaan huolimatta tai ehkä juuri siitä syystä, perovskiittiset valosähköiset materiaalit jaksavat kiinnostaa tutkijoita.

Buffalon yliopiston tutkijat ovat luoneet ohutkalvoja barium zirkonium sulfidista (BaZrS3) ja vahvistaneet, että materiaaleilla on houkuttelevia elektronisia ja optisia ominaisuuksia, joita teoreetikot ovat ennustelleet.

Uusissa kalvoissa yhdistyvät poikkeuksellisen vahva valon absorptio ja hyvä varauksien kuljetus - kaksi ominaisuutta, jotka tekevät niistä ihanteellisia aurinkosähkölle ja valoa emittoivia diodeille (LED).

Esimerkiksi aurinkopaneeleissa kokeelliset tulokset viittaavat siihen, että BaZrS3-kalvot olisivat paljon tehokkaampia muuntamaan auringonvaloa sähköksi kuin perinteiset piipohjaiset materiaalit, jotka ovat saman paksuisia, toteaa PhD Hao Zeng Buffalon yliopistosta

Tämä voisi alentaa aurinkoenergian kustannuksia, etenkin siksi, että uudet kalvot toimivat hyvin, jopa silloin, kun niissä oli puutteita. Lähes virheettömien materiaalien valmistus on tyypillisesti kalliimpaa.

Zeng hahmottelee, että ”Ohutkalvomme avaavat oven uuteen suuntaan puolijohdetutkimuksessa. Syntyy mahdollisuus tutkia aivan uuden materiaaliluokan mahdollisuuksia.”

BaZrS3 kuuluu luokkaan materiaaleja, joita kutsutaan kalkogenidiperovskiiteiksi, jotka ovat myrkyttömiä, maaperäisiä yhdisteitä.

Cambridgen ja Oxfordin yliopistojen tutkijat ovat puolestaan selvitelleet elektronin dynamiikkaa perovskiitti aurinkokennoissa pyrkiessään ymmärtämään, miksi nämä osoittavat niin vaikuttavaa muuntotehokkuutta huolimatta niiden lämpövakauteen ja kestävyyteen liittyvistä ongelmista.

Tutkijoiden mukaan valosähkösovelluksiin käytettyjen perovskiittimateriaalien morfologia ei ole ollut ihanteellinen ymmärtämään niissä tapahtuvaa varausten kantajien dynamiikkaa, kun fotonit absorboituvat metyyliammonium-lyijy-jodidi -perovskiittikalvoilla.

Yleisesti ajatellaan että ballistinen eteneminen ei vaikuta aurinkokennon mekanismiin sirontailmiön takia. Mutta nyt tutkijat havaitsivat, että kantajat etenevät ballistisesti yli 150 nanometriä 20 femtosekunnin fotoniabsorptiolla.

Tutkijat uskovat näin löytäneensä tavan optimoida ballistisen kuljetuksen etäisyyttä - liike, joka tapahtuu virran katkaisun jälkeen - parantamalla materiaaleja ja minimoimalla niiden energeettisiä vikakohtia.

Ryhmä sanoi, että tutkimus avaa uuden horisontin ymmärtää elektronin käyttäytymistä perovskiiteissä ja voi auttaa tutkijoita parantamaan aurinkokennojen suorituskykyä uuden lupaavan materiaalin perusteella.

Aiheesta aiemmin: Perovskiittinen aurinkokenno hätyyttelee piikennoja

22.10.2020Yhden molekyylin kytkin elektreetistä
21.10.2020Yhä vihreämpiä virtausakkuja
20.10.2020Kierteisiä topologisia eksitoni-polaritoneja
19.10.2020Lähi-infrapunan aallot näkyviksi
16.10.2020Kiinteä elektrolyytti natrium-akuille
15.10.2020Fotonit taipuvat moneen
14.10.2020Grafeenia pinoten ja kiertäen
13.10.2020Orgaanisten piirien miniaturisointia
12.10.2020Ultraääntä kolmiulotteisesti
09.10.2020Kvanttitietokoneet tehostuvat

Siirry arkistoon »