Leistungsnachweis von Kristallgittern hybrider Solarzellenmaterialien mit Terahertz-Licht
von Staff Writers
Hauptstadt von Deutschland, Deutschland (SPX), 26. Mai 2023
Um globale Energieherausforderungen zu meistern und die drohende Umweltkrise zu bekämpfen, explorieren Forscher aufwärts welcher ganzen Welt neue Materialien zur Umwandlung von Sonnenlicht in Saft. Manche welcher vielversprechendsten Kandidaten zum Besten von hocheffiziente, kostengünstige Solarzellenanwendungen basieren aufwärts Bleihalogenid-Perowskit-Halbleitern (LHP). Widerwille rekordverdächtiger Solarzellen-Prototypen ist welcher mikroskopische Ursprung welcher frappierend hervorragenden optoelektronischen Leistung dieser Materialklasse immer noch nicht vollwertig geklärt.
Nun demonstrierte ein internationales Team aus Physikern und Chemikern des Fritz-Haber-Instituts welcher Max-Planck-Union, welcher Ecole Polytechnique in Paris, welcher Columbia University in New York und welcher Freien Universität Hauptstadt von Deutschland die lasergesteuerte Steuerung grundlegender Bewegungen des LHP-Atomgitters.
Durch die Benutzung einer plötzlichen elektrischen Feldspitze, die schneller wie eine Billionstelsekunde (Pikosekunde) ist, in Form eines einzelnen Lichtzyklus ferninfraroter Terahertz-Strahlung, enthüllten die Forscher die ultraschnelle Gitterreaktion, die zu einem dynamischen Schutzmechanismus zum Besten von Saft hinzufügen könnte Gebühren. Sie präzise Leistungsnachweis welcher atomaren Drehbewegungen wird die Schaffung neuartiger Nichtgleichgewichts-Materialeigenschaften zuteilen und unter Umständen Hinweise zum Besten von die Gestaltung des Solarzellenmaterials welcher Zukunft liefern.
Die untersuchten hybriden LHP-Solarzellenmaterialien existieren aus einem anorganischen Kristallgitter, dasjenige wie periodische Käfige zum Besten von die Einweihung organischer Moleküle fungiert. Dasjenige Zusammenspiel freier elektronischer Ladungen mit diesem Hybridgitter und seinen Verunreinigungen spezifisch, wie viel Strom aus welcher Leistung des Sonnenlichts gewonnen werden kann. Dasjenige Verständnis dieser komplizierten Wechselwirkung könnte welcher Schlüssel zum Besten von ein mikroskopisches Verständnis welcher herausragenden optoelektronischen Leistung von LHPs sein.
Forschern des Fritz-Haber-Instituts in Hauptstadt von Deutschland und ihren internationalen Kollegen ist es nun gelungen, die Gitterreaktion aufwärts ein elektrisches Feld aufwärts Zeitskalen von weniger wie 100 Femtosekunden, folglich einem Zehntel einer Billionstel Sekunde, zu isolieren. Dasjenige elektrische Feld wurde durch vereinen intensiven Laserpuls angelegt, welcher nur vereinen einzigen Zyklus ferninfraroten Lichts, sogenanntes Terahertz (THz), enthält.
„Dieses THz-Feld ist so stark und so schnell, dass es dasjenige lokale elektrische Feld eines angeregten Ladungsträgers unmittelbar nachdem welcher Aufsaugung eines Quantums Sonnenlicht nachahmen kann“, erklärt Maximilian Frenzel, einer welcher Hauptautoren welcher Experimente.
Mit diesem Prozedur beobachten die Forscher eine konzertierte Regung des Kristallgitters, die hauptsächlich aus einer Vor- und Zurückneigung welcher oktaedrischen Bausteine des anorganischen Käfigs besteht. Sie nichtlinear angeregten Schwingungen können zu – bisher vernachlässigten – Abschirmungseffekten höherer Systematik resultieren und zu einem oft diskutierten Ladungsträgerschutzmechanismus hinzufügen.
„Darüber hinaus spielt welcher damit verbundene Kippwinkel eine entscheidende Rolle nebst welcher Determiniertheit welcher grundlegenden Materialeigenschaften, wie etwa welcher kristallographischen Winkel oder welcher elektronischen Bandlücke“, erläutert Dr. Sebastian Maehrlein, Sprossenstiege des internationalen Forschungsprojekts.
Anstelle welcher statischen chemischen Synchronisation welcher Materialeigenschaften kommt damit ein ultraschnelles dynamisches Materialdesign in Frage: „Da wir welche Verdrehungswinkel jetzt durch vereinen einzigen THz-Lichtzyklus modulieren können“, fasst Dr. Mährlein zusammen, „können wir sie in Zukunft unter Umständen steuern.“ Materialeigenschaften nachdem Bedürfnis oder erspähen Sie sogar neue exotische Zustände dieser aufstrebenden Materialklasse. Durch die Note solcher dynamischer Materiezustände wünschen die Forscher, Hinweise zum Besten von die Gestaltung welcher Energiematerialien welcher Zukunft zu schenken.
Forschungsbericht: Nichtlineare Terahertz-Leistungsnachweis des Bleihalogenid-Perowskit-Gitters
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Fritz-Haber-Institut welcher Max-Planck-Union
Die Gesamtheit hoch Solarenergie nebst SolarDaily.com
