Nanotechnologia

Panele solarne z perowskitów

Całkiem niedawno skonstruowano technikę pulsacyjnego odparowania laserowego wspomaganego macierzową rezonancją w podczerwieni (Resonant Infrared Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation – RIR-MAPLE). Metoda umożliwi otrzymanie hybrydowej kombinacji do stworzenia znacznie lepiej absorbujących światło paneli solarnych z perowskitów. Badania laboratoryjne wykonane przez profesora Davida Mitzi’ego oraz profesor Adrienne Stiff-Roberts z Duke University są punktem wyjścia również dla innych wynalazków z wykorzystaniem energii świetlnej. 

Perowskity to grupa materiałów, które przy odpowiedniej kombinacji składu ma strukturę krystaliczną genialnie pasującą do urządzeń związanych z działaniem światła. Ich zdolność do absorpcji światła i dobrego transferu energii jest punktem wyjścia dla badaczy pracujących nad wydajniejszymi panelami słonecznymi. Aktualnie najpowszechniej stosowanymi są jodki metyloamonowe MAPbI3 z prostym komponentem organicznym o wysokich wartościach absorpcji światła. Aby naprawdę odblokować potencjał perowskitów potrzebne są nowe metody produkcji. Spowodowane jest to trudnością otrzymania mieszaniny organicznych i nieorganicznych cząsteczek o złożonej krystalicznej strukturze. Elementy organiczne są szczególnie delikatne lecz krytyczne dla hybrydy aby miała dobrą zdolność absorpcji i emisji światła.

Komórka elementarna MAPbI3

Zmodyfikowana światłem podczerwonym technika MAPLE polega na zamrożeniu roztworu zawierającego klocki molekularne perowskitu w komorze próżniowej. Wystrzelenie w nie lasera powoduje odparowanie małego zamrożonego kawałka, o niewielkich rozmiarach. Opary podążają ku górze w pióropuszu, który okrywa dół powierzchni obiektu zwisającego ponad nim, jak np. komórka solarna. Kiedy dostateczna ilość materiału się osadzi, proces jest zatrzymywany. Wówczas produkt jest ogrzewany w celu krystalizacji cząsteczek i przytwierdzeniu cienkiej warstwy na miejscu. Częstotliwość lasera jest konkretnie dostrojona do wiązań cząsteczkowych zamrożonego czynnika rozpuszczonego. Powoduje to, że czynnik rozpuszczony przyjmuje największą część energii, pozostawiając wrażliwy czynnik organiczny nienaruszonym.

Technologia RIR-MAPLE jest bardzo delikatna dla organicznych składników materiału, znacznie bardziej niż inne techniki laserowe. Daje to lepszą wydajność poprzez użycie tylko małego kawałka organicznego materiału, by osiągnąć taką samą końcową ilość produktu. Materiały w technologii RIR-MAPLE mogą być użyteczne w innych zastosowaniach. Dla przykładu diody emitujące światło, fotodetektory i detektory oparte na promieniowaniu rentgenowskim.

Źródło tekstu: https://nano-magazine.com/news/2018/1/3/laser-evaporation-technology-to-create-new-solar-materials

Źródło grafiki: freeimages.com

Redaktor: Jagoda M Wierzbicka

Podobne artykuły

“Do tej pory, kiedy chciałeś zmienić zastosowanie materiału, musiałeś zmienić materiał. Teraz nie musisz zmieniać komponentów, a jedynie je dostosować i kontrolować temperaturę według własnego uznania”. Tymi słowami dr Mohsen Rahmani podsumował australijski projekt...
Współczesne mikroskopy elektronowe dają nam niewyobrażalną ilość informacji o próbce w porównaniu do swoich poprzedników. Ich rozwój nastąpił równie szybko co cała informatyka, stąd chęci by udoskonalać idącą wraz z nią aparaturę. Co trochę...