Neue Materialien, die sowohl Licht aufnehmen als auch emittieren können, bieten spannendes Potenzial für Technologien, die von Solarzellen bis hin zu Fernsehern und Bildschirmen reichen. In einer neuen Studie haben Forscher eine neue Methode entwickelt, um die Stabilität und Leistung einer bestimmten Art dieser Materialien, der sogenannten Perowskite, zu verbessern.
Forscher betrachten die hier gezeigten Perowskite, eine Materialart, die Transformationspotenzial in neuen Generationen von Solarzellen haben könnte. PerowskitDiese Datei ist lizenziert unter der Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Unported Lizenz. Zuschreibung: Rob Lawinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Forscher der University of Missouri haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der University of Western Cape in Südafrika und Physikern des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) eine neue Methode zur Herstellung von Hybrid-Perowskiten entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus organischen und anorganischen Halbleitermaterialien, die die Grundlage für neue Solarzellen oder andere elektronische Geräte bilden könnten.
„Organisch-anorganische Hybrid-Perowskite sind für die Material- und Elektronikgemeinschaften zunehmend attraktiv geworden, insbesondere in den letzten 10 Jahren“, sagte MU-Professor Suchismita (Suchi) Guha, der Hauptautor der Studie. ”Sie sind in einigen Fällen so effizient wie Solarzellen auf Siliziumbasis geworden. Darüber hinaus sind sie auch viel vielseitiger als Silizium und können für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet und abgestimmt werden.“
Guha und ihre Mitarbeiter verbesserten die Methoden zur Herstellung von Bleihalogenid-Perowskiten. Frühere Techniken zur Herstellung dieser Dünnfilm-Perowskite erforderten eine Flüssigverarbeitung unter Verwendung von Lösungsmitteln, die die Filme anfällig für eine Verschlechterung machten, wenn sie Luft ausgesetzt wurden. Darüber hinaus erfährt bei diesem früheren Herstellungsprozess eines seiner Moleküle eine Änderung seiner Struktur, was zu Leistungseinschränkungen unter realen Betriebsbedingungen führt.
Mit der neuen Technik konnten die Forscher die Veränderung verhindern und das betroffene Molekül über einen großen Temperaturbereich in einer stabilen Struktur halten. Darüber hinaus machte die neue Technik den Perowskit luftstabil, was ihn für eine potenzielle Solarzelle geeignet machte.
„Es gab viele Studien, in denen versucht wurde, die Stabilität von Hybridperowskiten zu verbessern, einschließlich Diffusionsbarrieren, additiver Technik und chemisch inerter Elektrodenoptimierung, aber dies ist eine der ersten Studien, die sich mit der Wachstumsmethode selbst befasst eine Möglichkeit, die endgültige Leistung des Geräts zu steigern“, sagte Guha.
Um die Molekularstruktur des Perowskit-Materials zu bestätigen, verwendeten Guha und ihre Kollegen, darunter die Argonne-Physikerin Evguenia (Jenia) Karapetrova, Röntgenbeugungsmessungen an Argonnes Advanced Photon Source (APS), einer Benutzereinrichtung des DOE Office of Science.
„Die Möglichkeit, die Perowskitstruktur am APS zu charakterisieren, bietet ein einzigartiges Fenster zu den Möglichkeiten dieses funktionellen Materials“, sagte Karapetrova.
„Das Verhindern des Phasenwechsels scheint der Schlüssel zu sein, um eine verbesserte Geräteleistung sicherzustellen“, sagte Guha. ”Indem wir während des gesamten Betriebstemperaturfensters eine stabile Struktur aufrechterhalten, zeigen wir den Weg zu einem verbesserten und potenziell nützlichen Perowskit.”
EIN Papier basierend auf dem Gestüty wurde veröffentlicht in ACS angewandte elektronische Materialien.
Diese Forschung verwendete Ressourcen der Advanced Photon Source, einer US DOE Office of Science User Facility, die für das DOE Office of Science betrieben wird Argonne National Laboratory unter Vertragsnummer DE-AC02-06CH11357.
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Mit freundlicher Genehmigung von Argonne National Laboratory
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