الټرا پتلي شمسي حجرې؟

الټرا پتلي شمسي حجرې؟

الټرا پتلي سولر حجرې ښه شوي: د 2D پیرووسکیټ مرکبات د لوی محصولاتو ننګونې لپاره مناسب توکي لري.

د رایس په پوهنتون کې انجینرانو د سیمیکمډکټر پیرووسکایټونو څخه جوړ شوي د اټومي پیمانه پتلي شمسي حجرو ډیزاین کولو کې نوي معیارونه ترلاسه کړي ، د دوی موثریت ډیروي پداسې حال کې چې د چاپیریال سره د مقاومت کولو وړتیا ساتي.

د رایس پوهنتون د جورج براون ښوونځي انجینرۍ ادیتیا موهیټ لابراتوار وموندله چې د لمر وړانګې په دوه اړخیز پیروسکیټ کې د اټومي پرتونو ترمینځ ځای کموي ، چې د موادو د فوتوولټیک موثریت 18٪ ته لوړولو لپاره کافي دی ، کوم چې په دوامداره توګه پرمختګ دی. . په ساحه کې په زړه پورې کودتا ترلاسه شوې او په فیصدو کې اندازه شوې.

موهیت وویل، "په لسو کلونو کې، د پیرووسکایټ موثریت له 10٪ څخه تر 3٪ څخه زیات شوی دی." "نور سیمی کنډکټر به شاوخوا 25 کاله وخت ونیسي چې لاسته راوړل شي. له همدې امله موږ ډیر لیواله یو."

Perovskite یو مرکب دی چې د کیوبیک جالی سره دی او یو اغیزمن رڼا راټولونکی دی. د دوی ظرفیت د ډیرو کلونو لپاره پیژندل شوی، مګر دوی یوه ستونزه لري: دوی کولی شي د لمر وړانګې په انرژي بدل کړي، مګر د لمر رڼا او رطوبت کولی شي دوی خراب کړي.

"د سولر سیل ټیکنالوژي تمه کیږي چې له 20 څخه تر 25 کلونو پورې دوام وکړي ،" موهیټ وویل ، د کیمیاوي او بایومولکولر انجینرۍ او موادو ساینس او ​​​​نانو انجینرۍ همکار پروفیسور. "موږ د ډیرو کلونو لپاره کار کوو او د لوی پیرووسکایټونو کارولو ته دوام ورکوو کوم چې خورا اغیزمن دي مګر ډیر باثباته ندي. په مقابل کې، دوه اړخیز پیرووسکایټونه خورا ښه ثبات لري مګر دومره اغیزمن ندي چې په چت کې کیښودل شي.

"تر ټولو لویه ستونزه دا ده چې د ثبات سره موافقت پرته دوی اغیزمن کړي."
د رایس انجینرانو او د دوی همکارانو د پردو پوهنتون او شمال لویدیز پوهنتون ، لاس الاموس ، ارګون او بروکاوین د متحده ایالاتو د انرژي ملي لابراتوار څانګې ، او د فرانسې په رینس کې د بریښنایی او ډیجیټل ټیکنالوژۍ انسټیټیوټ (INSA) او د دوی همکارانو وموندله چې په دې برخه کې. ځینې ​​​​دوه اړخیز پیروسکیټونه، د لمر وړانګې په مؤثره توګه د اتومونو تر مینځ ځای کموي، د بریښنا جریان لیږدولو توان زیاتوي.

موچټ وویل: "موږ وموندله چې کله تاسو مواد سوځوي، تاسو یې د سپنج په څیر وخورئ او پرتونه سره راټول کړئ ترڅو په هغه لوري کې د چارج لیږد ته وده ورکړي." څیړونکو وموندله چې په پورتنۍ برخه کې د آیوډیډ او په لاندې کې د لیډ ترمینځ د عضوي کیشنونو پرت ایښودل کولی شي د پرتونو ترمینځ تعامل ته وده ورکړي.

"دا کار د حوصلې لرونکي حالتونو او نیمه ذراتو مطالعې لپاره خورا مهم دی ، چیرې چې د مثبت چارج یوه طبقه په بل باندې وي ، او منفي چارج په بل باندې وي ، او دوی کولی شي له یو بل سره خبرې وکړي." "دا excitons بلل کیږي، او دوی ممکن ځانګړي ملکیتونه ولري.

هغه وویل، "دا اغیز موږ ته اجازه راکوي چې د دې بنسټیز روښنايي مادې تعاملات درک کړو او تنظیم کړو پرته له دې چې پیچلي هیټروسټرکچرونه رامینځته کړو لکه د 2D لیږد فلزي ډیکلکوګینایډونه."

په فرانسه کې همکارانو د کمپیوټر ماډل تجربه تایید کړه. جیکي ایون، په INSA کې د فزیک پروفیسور وویل: "دا څیړنه یو ځانګړی فرصت برابروي چې د خورا پرمختللي اب انټیو سمولیشن ټیکنالوژۍ سره یوځای شي، د لوی پیمانه ملي سنکروټرون تاسیساتو په کارولو سره د موادو څیړنه، او په فعالیت کې د سولر حجرو ځانګړتیاوو سره یوځای کول. " "دا مقاله د لومړي ځل لپاره تشریح کوي چې څنګه د سیپج پدیده ناڅاپه په پیروسکیټ موادو کې د چارج جریان خوشې کوي."

دواړه پایلې ښیې چې د لمریز شدت سره د سولر سمیلیټر سره د 10 دقیقو تماس وروسته، دوه اړخیز پیرووسکیټ د خپل اوږدوالی په اوږدو کې 0.4٪ او شاوخوا 1٪ له پورته څخه ښکته ته راټیټیږي. دوی ثابته کړه چې اغیزه د لمر د پنځو شدتونو لاندې په 1 دقیقو کې لیدل کیدی شي.

"دا ډیر څه نه ښکاري، مګر د جال فاصله 1٪ کمیدل به د الکترون جریان کې د پام وړ زیاتوالي لامل شي ،" لی وینبین وویل چې په رایس کې فارغ شوي زده کونکي او د لیکوال شریک لیکوال. "زموږ څیړنې ښیي چې د موادو بریښنایی لیږد درې چنده زیات شوی دی."

په ورته وخت کې، د کرسټال جالی طبیعت مواد د تخریب په وړاندې مقاومت کوي، حتی کله چې د 80 درجې سیلسیس (176 درجې فارنهایټ) ته تودوخه وي. څیړونکو دا هم وموندله چې جال په چټکۍ سره بیرته خپل معیاري ترتیب ته آرام کوي کله چې څراغونه بند شي.

"د 2D perovskites یو له اصلي جاذبو څخه دا دی چې دوی معمولا عضوي اتومونه لري چې د رطوبت د خنډونو په توګه کار کوي، په حرارتي توګه باثباته دي، او د آیون مهاجرت ستونزې حل کوي،" سراج صدیق وویل. "3D پیرووسکایټونه د تودوخې او رڼا بې ثباتۍ سره مخ دي، نو څیړونکو د 2D پرتونه د لوی پیرووسکایټونو په سر کې ایښودل پیل کړل ترڅو وګوري چې ایا دوی کولی شي د دواړو څخه ډیره ګټه پورته کړي.

هغه وویل: "موږ فکر کوو، راځئ چې یوازې 2D ته لاړ شو او دا موثره کړو."

د موادو د کمښت د لیدلو لپاره، ټیم د متحده ایاالتو د انرژۍ وزارت (DOE) د ساینس دفتر دوه کاروونکي اسانتیاوې وکارولې: د متحده ایاالتو د انرژۍ وزارت د بروکاوین ملي لابراتوار ملي سنکروټرون رڼا سرچینه II او د متحده ایاالتو پرمختللي لابراتوار. د متحده ایالاتو د انرژۍ وزارت ارګون ملي لابراتوار. د فوټون سرچینې (APS) لابراتوار.

د ارګون فزیک پوه Joe Strzalka، د دې مقالې شریک لیکوال، د APS الټرا روښانه ایکس رې کاروي ترڅو په ریښتیني وخت کې په موادو کې کوچني جوړښتي بدلونونه ونیسي. د APS بیم لاین په 8-ID-E کې حساس وسیله د "عملي" مطالعاتو لپاره اجازه ورکوي ، پدې معنی چې هغه مطالعات ترسره کیږي کله چې تجهیزات د نورمال عملیاتي شرایطو لاندې د تودوخې یا چاپیریال کنټرول شوي بدلونونو څخه تیریږي. په دې حالت کې، سټرزالکا او د هغه همکارانو په لمریز حجره کې د فوټو حساس مواد د لمر وړانګو ته ښکاره کړل پداسې حال کې چې د تودوخې ثابت ساتل او په اټومي کچه کوچني انقباض لیدل کیږي.

د کنټرول تجربې په توګه، Strzalka او د هغه همکارانو کوټه تیاره وساتله، د تودوخې درجه یې لوړه کړه، او برعکس اغیزه یې ولیدل - د موادو پراخول. دا وړاندیز کوي چې رڼا پخپله، نه هغه تودوخه چې دا تولیدوي، د بدلون لامل کیږي.

"د دې ډول بدلونونو لپاره، دا مهمه ده چې عملیاتي څیړنې ترسره شي،" سټرزالکا وویل. "لکه څنګه چې ستاسو میخانیک غواړي ستاسو انجن چل کړي ترڅو وګوري چې پدې کې څه تیریږي، موږ په اصل کې غواړو د دې تبادلې ویډیو واخلو، نه یو سنیپ شاټ. اسانتیاوې لکه APS موږ ته دا اجازه راکوي."

سټرزالکا په ګوته کړه چې APS د 500 ځله پورې د دې د ایکس شعاعونو روښانتیا لوړولو لپاره د پام وړ پرمختګ څخه تیریږي. هغه وویل کله چې دا بشپړ شي، روښانه بیمونه او ګړندي، تیز کشف کونکي به د ساینس پوهانو وړتیا زیاته کړي چې دا بدلونونه په ډیر حساسیت سره کشف کړي.

دا کولی شي د وریجو ټیم سره د غوره فعالیت لپاره مواد تنظیم کړي. صدیق وویل، "موږ د 20٪ څخه ډیر موثریت ترلاسه کولو لپاره کیشنونه او انٹرفیس ډیزاین کوو." "دا به د پیرووسکایټ په ډګر کې هرڅه بدل کړي ځکه چې بیا به خلک د 2D perovskite/silicon او 2D/2D perovskite لړۍ لپاره د 3D perovskite کارول پیل کړي، کوم چې کولی شي د 30٪ ته نږدې کړي. دا به د هغې سوداګریز کول په زړه پوري کړي."