Просторова орієнтація кристалів може стати проривом у сонячних технологіях

03.04.2017

Журнал РАДИОЛОЦМАН, вересень 2016

Editorial Staff

Electronic Specifier

Дослідники з Лос-Аламоської національної лабораторії, Північно-Західного університету і Університету Райса удосконалили свій метод виробництва кристалів і розробили новий тип двовимірного шаруватого перовскіту з відмінною стабільністю та ефективністю перетворення енергії, що більш ніж в три рази перевищує досягнуту для цього матеріалу раніше. Це може ще на крок наблизити кристали перовскіту до використання в розвивається сонячній енергетиці.

«Орієнтація кристалів була загадкою протягом більше двох десятиліть, і нам вперше вдалося перевернути кристал фактично в процесі лиття», — сказав Хсинхэн Цай (Hsinhan Tsai) аспірант Університету Райса, який працював над цією темою в Лос-Аламосі спільно з головним співавтором досліджень старшим науковим співробітником Адітья Мохайтом (Aditya Mohite).

«Наш прорив заснований на методі відцентрового лиття, з допомогою якого створюються шаруваті кристали, в яких електрони течуть вертикально вниз в товщу матеріалу, не блокуючись органічними катіонами середнього шару».

Це дослідження виконується в рамках завдання, поставленого Лос-Аламосом і включає в себе проведення мультидисциплінарних досліджень з метою підвищення енергетичної безпеки країни. Частиною роботи є вивчення альтернативних джерел енергії.

Сам двовимірний матеріал спочатку був створений в Північно-Західному університеті, де Меркурі Р. Канатзитис (Mercouri G. Kanatzidis), і професора хімії Чарльз і Емма Моррісон (Charles E. Emma H. Morrison), а також доктор Костас Стоумпос (Costas Stoumpos) почали досліджувати цікавий 2D матеріал, орієнтує свої шари перпендикулярно підкладці.

«2D-перовскит відкриває нове вимірювання в дослідженнях перовскіту, — сказав Канатзитис. — Він також відкриває нові горизонти для розвитку стабільних сонячних батарей нового покоління і нових оптико-електронних приладів, таких як світловипромінюючі діоди, лазери і датчики».

«Це справжня синергія — дуже щільне взаємодія наших установ: команда Північно-західного університету розробила і виготовила високоякісні зразки матеріалів і показала, що вони є перспективними, а команда з Лос-Аламоса продемонструвала відмінні навички у виготовленні сонячних елементів та їх оптимізації для отримання високих характеристик», — сказав Канатзитис.

Співавтор Лос-Аламоської статті Ваньи Не (Wanyi Nie) зазначив, що «У порівнянні з існуючими 3D органо-неорганічними кристалами новий 2D перовскит більш ефективний і стабільний, як при постійному освітленні, так і в зіткненні з повітрям».

Просторова орієнтація кристалів може стати проривом у сонячних технологіях

двовимірних перовскитов. Зліва плівка, відлита при кімнатній температурі,

зверху в середині зразок з проблемною шириною забороненої зони, а праворуч

має налучшую енергоефективність зразок, виконаний

методом гарячого лиття.

Завдання полягало в тому, щоб знайти якийсь матеріал, який працює краще, ніж 3D перовскіти, які при чудових фотофизических властивості і ефективності перетворення енергії понад 20% все ще погано витримують навантажувальні випробування світлом, вологістю і нагріванням.

Попередня робота команди з Лос-Аламоса дала цікаву інформацію про відновлення ефективності 3D перовскіту при його короткочасному затемненні, але звернувшись до більш життєздатної 2D підходу, вчені отримали навіть кращі результати.

2D кристали, вивчені групою Північно-Західного університету раніше, втрачали потужність, коли органічні катіони потрапляли в межслойный проміжок, різко знижуючи ефективність перетворення елементів до 4.73 % із-за зсуву кристалів від площині.

Але використання технології гарячого лиття для створення більш досконалої вертикально вирівняною структури 2D матеріалу, здається, усунула цей розрив. В даний час ККД 2D матеріалу досяг 12%.

«Ми прагнемо до створення тонких монокристалічних плівок, які будуть актуальні не тільки для фотовольтаїки, але і для високоефективних світловипромінюючих додатків, що дозволить нам конкурувати з сучасними технологіями», — сказав науковий керівник проекту Мохайт.

Переклад: П. А. М. за замовленням РадиоЛоцман

Короткий опис статті: сонячні технології Журнал РАДИОЛОЦМАН, вересень 2016 Editorial Staff Electronic Specifier Дослідники з Лос-Аламоської національної лабораторії, Північно-Західного університету і Університету Райса удосконалили свій метод виробництва кристалів і розробили новий тип двовимірного шарувато Просторова орієнтація кристалів може стати проривом сонячних технологіях

Джерело: Просторова орієнтація кристалів може стати проривом у сонячних технології

Також ви можете прочитати