Физики повышают стабильность нового материала для солнечных батарей

Прочитано: 144 раз(а)


Новые материалы, которые могут как собирать, так и излучать свет, предлагают захватывающий потенциал для технологий, которые варьируются от солнечных батарей до экранов телевизоров и дисплеев. В новом исследовании исследователи разработали новый способ повышения стабильности и производительности определенного типа этих материалов, называемых перовскитами. Статья, основанная на исследовании, была опубликована в журнале ACS Applied Electronic Materials.

Исследователи из Университета Миссури в сотрудничестве с учеными из Западно-Капского университета в Южной Африке и физиками из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) разработали новый способ создания гибридных перовскитов. Это сочетание органических и неорганических полупроводниковых материалов, которые могут стать основой новых солнечных элементов или других электронных устройств .

«Органические и неорганические гибридные перовскиты становятся все более привлекательными для сообществ материалов и электроники, особенно за последние 10 лет или около того», — сказал ведущий автор исследования профессор MU Сухисмита (Сучи) Гуха. «В некоторых случаях они стали такими же эффективными, как солнечные элементы на основе кремния. Кроме того, они гораздо более универсальны, чем кремний, и их можно использовать и настраивать для широкого спектра приложений».

Гуха и ее сотрудники усовершенствовали методы изготовления перовскитов из галогенидов свинца . Предыдущие методы изготовления этих тонкопленочных перовскитов требовали жидкостной обработки с использованием растворителей, что делало пленки восприимчивыми к деградации при воздействии воздуха. Кроме того, при таком предшествующем производственном процессе структура одной из молекул претерпевала изменения, что приводило к ограничениям производительности в реальных условиях эксплуатации.

С помощью новой техники исследователи смогли предотвратить изменение, удерживая затронутую молекулу в стабильной структуре в широком диапазоне температур. Кроме того, новая технология сделала перовскит стабильным на воздухе, что сделало его пригодным для потенциального солнечного элемента.

«Было проведено много исследований, в которых изучались способы улучшения стабильности гибридных перовскитов , включая диффузионные барьеры, аддитивную инженерию и оптимизацию химически инертных электродов, но это одно из первых исследований, в котором рассматривался сам метод выращивания как способ повысить конечную производительность устройства», — сказал Гуха.

Чтобы подтвердить молекулярную структуру перовскитового материала, Гуха и ее коллеги, в том числе аргоннский физик Евгения (Женя) Карапетрова, использовали измерения рентгеновской дифракции в Аргоннском усовершенствованном источнике фотонов (APS), пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики США.

«Возможность охарактеризовать структуру перовскита в APS открывает уникальное окно в возможности этого функционального материала», — сказала Карапетрова.

«Предотвращение фазового перехода, по-видимому, является ключом к повышению производительности устройства», — сказал Гуха. «Поддерживая стабильную структуру во всем диапазоне рабочих температур, мы показываем путь к улучшенному и потенциально полезному перовскиту».

 

Физики повышают стабильность нового материала для солнечных батарей



Новости партнеров