Naukowcy zazwyczaj syntetyzują perowskity w laboratorium, a następnie nakładają materiał w postaci filmu na szklane podłoże i badają różne zastosowania. Zamiast tego Chunlei Guo, główny autor badania, proponuje nowatorskie podejście oparte na fizyce. Używając podłoża z warstwy metalu lub naprzemiennych warstw metalu i materiału dielektrycznego – zamiast szkła – on i jego współpracownicy odkryli, że mogą zwiększyć wydajność konwersji światła perowskitu o 250%.

– Nikt inny nie doszedł do tej obserwacji w przypadku perowskitów – mówi Guo. – Możemy umieścić metalową platformę pod perowskitem i całkowicie zmienić interakcję elektronów. 

Guo Lab ma duże doświadczenie w tym kierunku. Laboratorium jest pionierem w zakresie technologii przekształcania prostych metali w materiały superhydrofilowe (przyciągające wodę) lub superhydrofobowe (odpychające wodę). W ostatnich badaniach ulepszone metale wykorzystano do absorpcji energii słonecznej i oczyszczania wody.

Teraz zamiast przedstawiać sposób na ulepszenie samego metalu Guo Lab demonstruje, jak wykorzystać metal do zwiększenia wydajności perwoskitów.

– Kawałek metalu może wykonać tyle samo pracy, co skomplikowana inżynieria chemiczna w laboratorium – mówi Guo, dodając jednocześnie, że nowe badania mogą być szczególnie przydatne w przyszłym pozyskiwaniu energii słonecznej. –W ogniwie słonecznym fotony ze światła słonecznego muszą oddziaływać z elektronami i wzbudzać je, powodując, że elektrony opuszczają rdzenie atomowe i generują prąd elektryczny – wyjaśnił naukowiec. Idealnie byłoby, gdyby ogniwo słoneczne wykorzystywało materiały, które są słabe, aby przyciągać wzbudzone elektrony z powrotem do jąder atomowych i zatrzymywać prąd.

Laboratorium Guo wykazało, że takiej rekombinacji można zasadniczo zapobiec, łącząc materiał perowskitowy z warstwą metalu lub metamateriałem składającym się z naprzemiennych warstw srebra, metalu szlachetnego i tlenku glinu, dielektryka.

– Rezultatem była znaczna redukcja rekombinacji elektronów  – twierdzi Guo. W efekcie warstwa metalu służy jako lustro tworzące odwrócone obrazy par elektron – dziura, i osłabiając zdolność elektronów do rekombinacji z otworami.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Firmy

Nowa farma fotowoltaiczna Grupy Enea

W Lubnie w powiecie gorzowskim (woj. lubuskie) uruchomiono kolejną w Grupie Enea farmę fotowoltaiczną. Farma, składająca się z trzech niezależnych instalacji, ma łączną moc 5 MW i zbudowana jest z ponad 9 tys. paneli.

Laboratorium było w stanie użyć prostego detektora, aby zaobserwować wynikający z tego 250% wzrost wydajności konwersji światła.

Zanim perowskity staną się praktyczne w zastosowaniach, należy rozwiązać kilka problemów, w szczególności ich tendencję do stosunkowo szybkiej degradacji. Obecnie naukowcy ścigają się, aby znaleźć nowe, bardziej stabilne materiały perowskitowe.

– Gdy pojawiają się nowe perowskity, możemy następnie wykorzystać naszą metodę opartą na fizyce, aby jeszcze bardziej zwiększyć ich wydajność – mówi Guo.

Współautorami badania są: Kwang Jin Lee, Ran Wei, Jihua Zhang i Mohamed Elkabbash, wszyscy obecni i byli członkowie Guo Lab, oraz Ye Wang, Wenchi Kong, Sandeep Kumar Chamoli, Tao Huang i Weili Yu z Changchun Institute of Optyka. Badania zostały wsparte przez Fundację Billa i Melindy Gatesów, Army Research Office oraz National Science Foundation.

Źródło: Uniwersytet w Rochester