Ҳуҷайраҳои офтобии ултра лоғар?

Ҳуҷайраҳои офтобии ултра лоғар?

Ҳуҷайраҳои офтобии ултра борик такмил дода шуданд: пайвастагиҳои 2D перовскит дорои маводи мувофиқ барои мубориза бо маҳсулоти ҳаҷман мебошанд.

Муҳандисони Донишгоҳи Райс дар тарҳрезии ҳуҷайраҳои тунуки офтобии миқёси атомӣ, ки аз перовскитҳои нимноқил сохта шудаанд, ба нишондодҳои нав ноил гардиданд ва самаранокии онҳоро ҳангоми нигоҳ доштани қобилияти муқовимат ба муҳити зист афзоиш доданд.

Лабораторияи Aditya Mohite аз Мактаби муҳандисии Ҷорҷ Р Браун дар Донишгоҳи Райс муайян кард, ки нури офтоб фосилаи байни қабатҳои атомии перовскити дученакаро коҳиш медиҳад, ки барои то 18% баланд бардоштани самаранокии фотоэлектрикӣ кофӣ аст, ки ин пешрафт зуд-зуд аст. . Дар саҳро ҷаҳиши афсонавӣ ба даст оварда шудааст ва бо фоизҳо чен карда шудааст.

"Дар давоми 10 сол, самаранокии перовскит тақрибан аз 3% ба беш аз 25% расид" гуфт Мохите. "Барои ба даст овардани дигар нимноқилҳо тақрибан 60 сол лозим мешавад. Барои ҳамин мо ин қадар ҳаяҷоноварем."

Перовскит як пайвастагиест, ки дорои торҳои мукааб аст ва коллектори нури самаранок аст. Потенсиали онҳо солҳои тӯлонӣ маълум аст, аммо онҳо як мушкилот доранд: онҳо метавонанд нури офтобро ба энергия табдил диҳанд, аммо нури офтоб ва намӣ метавонад онҳоро паст кунад.

"Интизор меравад, ки технологияи ҳуҷайраҳои офтобӣ аз 20 то 25 сол давом кунад" гуфт Мохит, дотсенти муҳандисии кимиёвӣ ва биомолекулярӣ ва маводшиносӣ ва наномуҳандисӣ. "Мо солҳои зиёд кор карда истодаем ва истифода бурдани перовскитҳои калонро идома медиҳем, ки хеле самараноканд, аммо чандон устувор нестанд. Баръакси ин, перовскитҳои дученака устувории аъло доранд, аммо ба қадри кофӣ самаранок нестанд, ки дар бом ҷойгир шаванд.

"Мушкилоти бузургтарин ин аст, ки онҳо бидуни осеб ба субот самаранок бошанд."
Муҳандисони Райс ва ҳамкорони онҳо аз Донишгоҳи Пурдю ва Донишгоҳи Шимолу Ғарбӣ, Лос Аламос, Аргонн ва Брукхавен аз Департаменти Лабораторияи Миллии Энергетикаи ИМА ва Институти электроника ва технологияҳои рақамӣ (INSA) дар Ренни Фаронса ва ҳамкорони онҳо дарёфтанд, ки дар баъзе перовскитхои ду-ченака, нури офтоб фосилаи байни атомхоро ба таври самарабахш кутох карда, кобилияти гузарондани чараёни электрро зиёд мекунад.

"Мо дарёфтем, ки вақте ки шумо маводро оташ мезанед, шумо онро мисли исфанҷе фишурдаед ва қабатҳоро ҷамъ мекунед, то интиқоли зарядро дар ин самт беҳтар созед" гуфт Мохт. Муҳаққиқон муайян карданд, ки ҷойгир кардани қабати катионҳои органикӣ дар байни йодид дар боло ва сурб дар поён метавонад таъсири мутақобилаи байни қабатҳоро афзоиш диҳад.

Мохт гуфт: «Ин кор барои омухтани холатхои ба хаячономада ва квазизарчахое, ки дар онхо як кабати заряди мусбат дар тарафи дигар ва заряди манфй дар дигараш чойгир аст ва онхо бо хам сухбат карда метавонанд, ахамияти калон дорад. "Инҳоро экситонҳо меноманд ва онҳо метавонанд хосиятҳои беназир дошта бошанд.

"Ин эффект ба мо имкон медиҳад, ки бидуни эҷоди гетероструктураҳои мураккаб ба монанди дихалкогенидҳои металлии 2D гузаранда ин таъсироти асосии нурро дарк ва танзим кунем" гуфт ӯ.

Ҳамкасбон дар Фаронса озмоишро бо модели компютерӣ тасдиқ карданд. Ҷеки Эвен, профессори физика дар INSA, гуфт: "Ин тадқиқот имкони беназиреро фароҳам меорад, ки технологияи пешрафтаи симулятсияи ab initio, таҳқиқоти мавод бо истифода аз иншооти бузурги синхротронии миллӣ ва тавсифи дохилии ҳуҷайраҳои офтобиро дар амал муттаҳид созад. ." "Ин коғаз бори аввал тасвир мекунад, ки чӣ гуна зуҳуроти пошидан ҷараёни барқро дар маводи перовскит ногаҳон озод мекунад."

Ҳарду натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки пас аз 10 дақиқа дучор шудан ба симулятори офтобӣ дар шиддати офтоб, перовскити дученака дар тӯли дарозии худ 0.4% ва аз боло ба поён тақрибан 1% коҳиш меёбад. Онҳо исбот карданд, ки таъсирро дар давоми 1 дақиқа дар зери панҷ шиддати офтоб дидан мумкин аст.

"Ин чандон садо намедиҳад, аммо 1% кам шудани фосилаи торҳо боиси афзоиши назарраси ҷараёни электронҳо мешавад" гуфт Ли Вэнбин, донишҷӯи аспирант дар Райс ва ҳаммуаллифи пешбари. — Тадкикоти мо нишон дод, ки гузарон-дани электронии материал се баробар афзуд.

Дар баробари ин, табиати торчаҳои кристаллӣ маводро ҳатто ҳангоми то 80 дараҷа гарм кардан (176 дараҷа Фаренгейт) ба вайроншавӣ тобовар мегардонад. Муҳаққиқон инчунин муайян карданд, ки торча пас аз хомӯш кардани чароғҳо зуд ба конфигуратсияи стандартии худ бармегардад.

"Яке аз ҷолибияти асосии перовскитҳои 2D дар он аст, ки онҳо одатан атомҳои органикӣ доранд, ки ҳамчун монеаҳои намӣ амал мекунанд, гармӣ устуворанд ва мушкилоти муҳоҷирати ионҳоро ҳал мекунанд" гуфт донишҷӯи аспирант ва ҳаммуаллиф Сираж Сидҳик. "Перовскитҳои 3D ба ноустувории гармӣ ва рӯшноӣ майл доранд, аз ин рӯ муҳаққиқон ба гузоштани қабатҳои 2D дар болои перовскитҳои азим оғоз карданд, то бубинанд, ки оё онҳо метавонанд аз ҳарду бештар истифода баранд.

"Мо фикр мекунем, ки биёед танҳо ба 2D гузарем ва онро самараноктар кунем" гуфт ӯ.

Барои мушоҳида кардани коҳиши мавод, гурӯҳ ду иншооти корбарии Идораи илмии Департаменти Энергетикаи ИМА (DOE) -ро истифода бурд: Манбаи миллии нури синхротрон II-и Лабораторияи миллии Брукхавени Вазорати энергетикаи ИМА ва Лабораторияи пешрафтаи давлатии лабораторияи миллии Аргонн Вазорати энергетикаи ШМА. Лабораторияи Photon Source (APS).

Физики Аргонна Ҷо Стрзалка, ҳаммуаллифи мақола, рентгенҳои ултра дурахшони APS-ро барои сабт кардани тағироти хурди сохтории мавод дар вақти воқеӣ истифода мебарад. Асбоби ҳассос дар хати нури 8-ID-E-и APS имкон медиҳад, ки таҳқиқоти "амалӣ" -ро дорад, ки маънои тадқиқотҳоеро дорад, ки ҳангоми тағирёбии назоратшаванда дар ҳарорат ё муҳити зист дар шароити муқаррарии корӣ таҷҳизот гузаронида мешавад. Дар ин ҳолат, Стрзалка ва ҳамкасбони ӯ маводи ҳассосро дар ҳуҷайраи офтобӣ ба нури офтобии тақлидшуда ҳангоми доимии ҳарорат нигоҳ дошта, кашишҳои хурдро дар сатҳи атом мушоҳида карданд.

Стрзалка ва хаммуаллифони у хамчун тачрибаи назоратй хонаро торик нигох дошта, хароратро баланд бардоштанд ва таъсири баръакс — васеъшавии моддиро мушохида карданд. Ин аз он шаҳодат медиҳад, ки худи рӯшноӣ, на гармии тавлидкардаи он, боиси тағирёбанда шудааст.

"Барои ин гуна тағйиротҳо гузаронидани тадқиқоти оперативӣ муҳим аст" гуфт Стрзалка. "Чунон ки механики шумо мехоҳад муҳаррики шуморо идора кунад, то бубинад, ки дар он чӣ рӯй дода истодааст, мо аслан мехоҳем видеои ин табдилро бигирем, на як акси як лаҳза. Иншооти монанди APS ба мо имкон медиҳанд, ки ин корро кунем."

Стрзалка қайд кард, ки APS барои то 500 маротиба зиёд кардани равшании рентгении худ такмилдиҳии назаррасро аз сар мегузаронад. Вай гуфт, ки пас аз анҷоми он, нурҳои равшантар ва тезтар, детекторҳои тезтар қобилияти олимонро барои муайян кардани ин тағирот бо ҳассосияти бештар афзоиш медиҳанд.

Ин метавонад ба дастаи Райс кӯмак кунад, ки маводро барои иҷрои беҳтар танзим кунад. "Мо катионҳо ва интерфейсҳоро тарҳрезӣ мекунем, то ба самаранокии беш аз 20% ноил гардем" гуфт Сидхик. "Ин ҳама чизро дар соҳаи перовскит тағир медиҳад, зеро он вақт одамон перовскитҳои 2D-ро барои 2D перовскит/силикон ва силсилаи 2D/3D перовскитҳо истифода мебаранд, ки самаранокии онро ба 30% наздик мекунад. Ин тиҷоратикунонии онро ҷолиб хоҳад кард."