AkbInfo.ru
информационный сайт об аккумуляторах
Вконтакте Facebook Twitter Канал Youtube
Сервис подбора стартерных аккумуляторов по марке автомобиля

Алексей Прохоров
4 января 2022, Вторник в 07:21:18
0
комментариев

Учёные разработали способ стабилизации перспективного материала для дешевых солнечных элементов

Исследователи из Кембриджского университета использовали в качестве «шаблона» органическую молекулу, чтобы по мере формирования пленки перовскита направлять их в желаемую фазу. Перовскитные материалы являются более дешёвой альтернативой кремнию в производстве оптоэлектронных устройств (светодиоды, фотоэлектрические элементы).

Учёные разработали способ стабилизации перспективного материала для дешевых солнечных элементов


Существует множество различных перовскитов, которые возникают в процессе различных комбинаций элементов. Одним из наиболее многообещающих является кристалл FAPbI3 на основе формамидиния (FA). Соединение термически стабильно и присущая ему «запрещенная зона» — свойство, наиболее тесно связанное с выходной мощностью устройства.

Разработка коммерчески доступных перовскитных солнечных элементов практически всегда была в центре внимания. Вышеуказанное соединение может существовать в двух несколько отличающихся фазах. Одна из них обеспечивает отличные фотоэлектрические характеристики, а другая обеспечивает очень низкую эффективность. Один из авторов исследования Тиарнан Доэрти (Tiarnan Doherty) из Кембриджской лаборатории Кавендиша говорит, что существенной проблемой FAPbI3 является то, что требуемая фаза стабильна лишь при температурах более 150 градусов по Цельсию. При комнатной температуре материал переходит в другую фазу и фотоэлектрические свойства снижаются.

Поэтому учёные стали заниматься поиском решений для поддержания материала в требуемой фазе при более низких температурах. В частности они пробовали добавлять в соединения различные положительные и отрицательные ионы.

Некоторые эксперименты были успешными и привели к созданию работающих  фотоэлектрических устройств, но на данный момент имеют место локальные потери мощности. То есть, в материале имеются определённые области FAPbI3, которые не находятся в нужной фазе. К тому же, исследователи не получили полного понимания, почему добавление ионов улучшило стабильность в целом и каким образом выглядела полученная структура перовскитного материала.

Доэрти сказал, что на этот счёт было следующие мнение. Считалось, что при стабилизации материала они образуют идеальную кубическую структуру. Однако в рамках проведённого исследования им удалось выяснить, что структура материалов неидеальной кубической формы, а слегка искажённая. Присутствуют очень тонкие структурные искажения, которые дают определенную внутреннюю стабильность при комнатной температуре. Более подробно они пишут об этом в результатах своей работы здесь.

Искажение совсем незначительное и раньше его обнаружить не удалось. Но Доэрти с коллегами использовали чувствительные методы структурных измерений, которая не получили широкого распространения на перовскитных материалах. Они применили сканирующую дифракцию электронов, дифракцию нано-рентгеновских лучей и ядерный магнитный резонанс, чтобы впервые получить представление о том, как выглядит стабильная фаза. Учёные говорят, что стабильность обеспечивает небольшое структурные искажения. Они стали искать способы добиться этого при подготовке перовскитного материала без добавления каких-либо других элементов.

Автор исследования Сатьяван Нагане (Satyawan Nagane) предложил использовать органическую молекулу, которая называется этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA). При добавлении её в раствор перовскита она действует в качестве шаблонного агента, направляя перовскит в желаемую фазу по мере его образования. EDTA связывается с поверхностью FAPbI3, обеспечивая структурно-направляющий эффект, но не встраивается в саму его структуру.

С помощью разработанной методики можно достичь желаемой ширины «запрещенной» зоны, поскольку в материал не добавляется ничего лишнего. Добавка выступает лишь в качестве шаблона, который направляет формирование пленки с искаженной структурой. По словам Нагане, пленка получается чрезвычайно стабильной.

Ещё один автор исследования Доминик Кубицки (Dominik Kubicki) из Кавендишской лаборатории в Уорикском университете сказал, что таким способом можно создать искаженную структуру только в соединении FAPbI3. Другие свойства не меняются, что является практически идеальным решением для перовскитных фотоэлектрических элементов.

Исследователи надеются, что их фундаментальное исследование поможет повысить стабильность и характеристики перовскитных материалов. В своих будущих работах они планируют интегрировать данный подход в прототипы устройств, чтобы создать идеальные фотоэлектрические элементы.

Доктор Сэм Стрэнкс (Sam Stranks) из Кембриджского департамента химической инженерии и биотехнологии отметил, что полученные результаты изменят стратегию оптимизации и правила производства данных материалов. Ведь даже небольшие области, которые не имеют указанный деформации, приводят к снижению производительности. Поэтому производственные линии должны будут иметь возможность точного контроля, где и как осаждаются различные компоненты и «искажающие» добавки. Тогда равномерное искажении будет по всему материалу.

Это исследовательская работа была проведена учёными при сотрудничестве с Diamond Light Source и Центром электронной визуализации физических наук (ePSIC), Imperial College London, Университетом и исследовательским центром Вагенингена, Университетом Лидса, Университетом Йонсей.

Оцените статью!
ОтвратительноПлохоТак себеХорошоЗамечательно (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.




Вы находитесь: Главная Новости Разработан метод стабилизации материала для дешевых солнечных элементов
Подписка
Введите Ваш email
 
Поставьте эту галочку, если хотите отписаться от рассылки.
Внимание! Отправляя email для подписки, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Рассылка приходит раз в месяц и содержит последние материалы на сайте, которые могут быть вам интересны. Если Вы хотите отписаться от рассылки, то ведите email и поставьте галочку при отправке формы.
© 2015 - 2022 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!