Perowskite, eine „spottbillige“ Weitere zu Silizium, sind ohne Rest durch zwei teilbar viel effizienter geworden

Silizium, dasjenige Standard-Halbleitermaterial, dasjenige in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird – Computer-Zentraleinheiten (CPUs), Halbleiterchips, Detektoren und Solarzellen – ist ein reichlich vorkommendes, natürlich vorkommendes Werkstoff. Es ist jedoch teuer, es abzubauen und zu reinigen.

Perowskite – eine Materialfamilie, die wegen ihrer kristallinen Struktur Spitznamen trägt – nach sich ziehen sich in den letzten Jahren qua weitaus kostengünstigerer, ebenso effizienter Surrogat pro Silizium in Solarzellen und Detektoren qua einzigartig vielversprechend erwiesen. Nun deutet eine von Chunlei Guo, Professor pro Optik an welcher University of Rochester, geleitete Studie darauf hin, dass Perowskite weitaus effizienter werden könnten.

Forscher synthetisieren Perowskite normalerweise in einem Nasslabor und tragen dasjenige Werkstoff dann qua Lichtspiel gen ein Glassubstrat gen und untersuchen verschiedene Anwendungen

Guo schlägt stattdessen zusammenführen neuartigen, gen Physik basierenden Konzept vor. Durch die Verwendung eines Substrats aus entweder einer Metallschicht oder abwechselnden Schichten aus Metall und dielektrischem Werkstoff – anstelle von Glas – fanden er und seine Koautoren hervor, dass sie die Lichtumwandlungseffizienz des Perowskits um 250 von Hundert steigern konnten.

„Niemand sonst ist zu dieser Observation in Perowskiten gekommen“, sagt Guo. „Plötzlich können wir eine Metallplattform unter zusammenführen Perowskit legen, wodurch die Wechselwirkung welcher Elektronen intrinsisch des Perowskits völlig verändert wird. Von dort verwenden wir eine physikalische Methode, um jene Wechselwirkung zu konstruieren.“

Neuartige Perowskit-Metall-Zusammensetzung schafft „viel überraschende Physik“

Metalle sind wahrscheinlich die einfachsten Materialien in welcher Natur, zugegeben sie können dazu gebracht werden, komplexe Funktionen zu übernehmen. Dies Guo Lab verfügt mehr als umfangreiche Erlebnis in dieser Richtung. Dies Laboratorium hat eine Warteschlange von Technologien entwickelt, die einfache Metalle pechschwarz, superhydrophil (wasseranziehend) oder superhydrophob (wasserabweisend) umwandeln. Die verbesserten Metalle wurden in ihren jüngsten Studien zur Einsaugung von Sonnenenergie und zur Wasserreinigung verwendet.

Anstatt zusammenführen Weg zur Verbesserung des Metalls selbst vorzustellen, demonstriert dasjenige Guo Lab in diesem neuen Handelsgut, wie dasjenige Metall verwendet werden kann, um die Eta von Pervoskiten zu verbessern.

„Ein Stück Metall kann genauso viel Arbeit leisten wie komplexe chemische Verfahrenstechnik in einem Nasslabor“, sagt Guo und fügt hinzu, dass die neue Wissenschaft pro die zukünftige Solarenergiegewinnung Seltenheitswert haben nützlich sein könnte.“

In einer Solarzelle sollen Photonen aus dem Sonnenlicht mit Elektronen interagieren und jene bereichern, wodurch die Elektronen ihre Atomkerne verlassen und zusammenführen elektrischen Strom erzeugen, erklärt Guo. Idealerweise würde die Solarzelle Materialien verwenden, die schwach sind, um die angeregten Elektronen zurück zu den Atomkernen zu ziehen und den elektrischen Strom zu stoppen.

Guos Laboratorium demonstrierte, dass eine solche Rekombination im Wesentlichen verhindert werden könnte, während ein Perowskit-Werkstoff entweder mit einer Metallschicht oder einem Metamaterial-Trägermaterial kombiniert wird, dasjenige aus abwechselnden Schichten aus Silber, einem Medaille, und Aluminiumoxid, einem Nichtleiter, besteht.

Dies Ergebnis war eine signifikante Reduzierung welcher Elektronenrekombination durch „viel überraschende Physik“, sagt Guo. Tatsächlich dient die Metallschicht qua Spiegel, welcher umgekehrte Bilder von Wasserstoffion-Loch-Paaren erzeugt und die Fähigkeit welcher Elektronen zur Rekombination mit den Löchern schwächt.

Dies Laboratorium konnte mit einem einfachen Messeinheit die daraus resultierende 250-prozentige Steigerung welcher Lichtumwandlungseffizienz beobachten.

Im Vorhinein Perowskite pro Anwendungen praktikabel werden, sollen mehrere Herausforderungen gelöst werden, insbesondere ihre Tendenz, sich relativ schnell zu zersetzen. Derzeit suchen Forscher mit Hochdruck nachdem neuen, stabileren Perowskit-Materialien.

„Wenn neue Perowskite Sichtbarwerden, können wir dann unsrige physikbasierte Methode verwenden, um ihre Leistung weiter zu verbessern“, sagt Guo.

Zu den Cobalt-Autoren in Besitz sein von Kwang Jin Lee, Ran Wei, Jihua Zhang und Mohamed Elkabbash, leer aktuelle und ehemalige Mitglieder des Guo Lab, sowie Ye Wang, Wenchi Kong, Sandeep Kumar Chamoli, Tao Huang und Weili Yu, leer vom Changchun Institute of Optik, Feinmechanik und Physik in Reich der Mitte.

Die Bill and Melinda Gates Foundation, dasjenige Army Research Office und die Patriotisch Science Foundation unterstützten jene Wissenschaft.

Forschungsbericht: Gigantische Unterdrückung welcher Rekombinationsrate in 3D-Bleihalogenid-Perowskiten pro verbesserte Fotodetektorleistung

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Universität Rochester

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