Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä

02.01.2020

Buffalo-ohut-barium-zirkonium-sulfidikalvo-300-t.jpg(1.1.2020) Puutteistaan 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

16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille

Siirry arkistoon »