Исследователи из Кембриджского университета использовали набор методов корреляционной микроскопии, чтобы понять, почему перовскитные материалы устойчивы к дефектам в своей структуре. Полученные данные позволят улучшить производство солнечных элементов, чтобы добиться их максимальной эффективности. Кроме того, метод может быть применен и для любого другого оптоэлектронного материала. Статья опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Чаще всего для производства солнечных панелей используется кристаллический кремний. Однако создание необходимой высокоупорядоченной структуры из кремния — трудоемкий производственный процесс. Многообещающая альтернатива кремниевым материалам — перовскитные материалы. Соли свинца, используемые для их изготовления, гораздо дешевле в производстве. Кроме того, материалы можно использовать и для других оптоэлектронных приложений. Типичная модель превосходного полупроводника представляет собой упорядоченную структуру, но совокупность различных добавок вносит беспорядок в структуру перовскитов. Как правило, такая неоднородность вносит дефекты в материалы. Однако у перовскитов она, напротив, повышает производительность.
Ученые из Кембриджского университета попытались выяснить, почему так происходит. Авторы использовали набор методов корреляционной микроскопии. Это позволило посмотреть на одну и ту же область образца с помощью нескольких разных микроскопов и сопоставить ее химические, структурные и оптоэлектронные свойства.
«Мы видим, что у нас есть две формы беспорядка, — объясняет соавтор исследования Кайл Фрохна. — Электронный беспорядок, связанный с дефектами, снижающими производительность, и пространственный химический беспорядок, который, наоборот, улучшает ее. Мы обнаружили, что “хороший” химический беспорядок смягчает последствия “плохого” беспорядка, отводя носители заряда от этих ловушек, в которые они в противном случае могли бы попасть. Зная, что два этих эффекта противопоставляются друг другу, мы можем подумать о том, как эффективно модулировать один, чтобы смягчить эффекты другого наиболее выгодным образом».
Результаты работы объясняют, как эмпирическая оптимизация материалов привела к таким высоким характеристикам. Полученные данные позволят ученым улучшить производство солнечных элементов, чтобы добиться максимальной эффективности. Кроме того, метод сбора данных, предложенный в работе, сможет расширить процесс изучения любого другого оптоэлектронного материала.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
