16.7 C
Novi Sad
20/05/2024
spot_img

Perovskit, jeftinija alternativa silicijuma, postaje sve efikasniji

Tajna je, objašnjava profesor optike sa Univerziteta u Ročesteru, u tome da se ukroti i iskoristi moć metala.

Silicijum, standardni poluprovodnički materijal koji se koristi u mnoštvu aplikacija, centralnim procesorskim jedinicama (CPU) u računarima, poluprovodničkim čipovima, detektorima i solarnim ćelijama, materijal je kojeg u prirodi ima u izobilju. Međutim ono što predstavlja problem je što ga je skupo rudariti i prečišćavati.

Perovskiti, porodica materijala nazvanih po njihovoj kristalnoj strukturi, demonstrirali su izvanredan potencijal poslednjih godina kao daleko jeftinija, jednako efikasna zamena za silicijum u solarnim ćelijama i detektorima. Sada, studija koju je vodio Čunlej Guo, profesor optike na Univerzitetu u Ročesteru, sugeriše da bi perovskiti mogli postati daleko efikasniji.

Istraživači obično sintetišu perovskite u vlažnoj laboratoriji, a zatim nanose materijal u vidu filma na staklenu podlogu, istražujući različite primene

Guo umesto toga predlaže novi pristup zasnovan na fizici. Koristeći podlogu od sloja metala ili naizmeničnih slojeva metala i dielektričnog materijala umesto stakla, on i njegove kolege u istraživanju, otkrili su da mogu povećati efikasnost konverzije svetlosti perovskita za 250 odsto.

Njihovi nalazi su prijavljeni u Nature Photonics.

„Niko drugi nije došao do ovog zapažanja o perovskitima“, kaže Guo. „Odjednom, možemo staviti metalnu platformu ispod perovskita, potpuno menjajući interakciju elektrona unutar ovog materijala. Dakle, koristimo fizičku metodu za projektovanje te interakcije.“

Nova kombinacija perovskita i metala stvara „veoma iznenađujuće fizičke karakteristike“.

Metali su verovatno najjednostavniji materijali u prirodi, ali se mogu napraviti na takav način da pružaju složene funkcije. Guo Lab ima veliko iskustvo u ovom pravcu. Ova laboratorija je uvela niz tehnologija koje transformišu jednostavne metale u potpuno crne, superhidrofilne (privlače vodu) ili superhidrofobne (vodoodbojne). Ovi poboljšani metali su korišćeni za apsorpciju sunčeve energije i prečišćavanje vode u okviru njihovih nedavnih istraživanja.

U ovom novom radu, umesto da predstavi način poboljšanja samog metala, Guo Lab demonstrira kako koristiti metal za poboljšanje efikasnosti perovskita.

„Komad metala može da uradi isto toliko posla kao i složeni hemijski inženjering u vlažnoj laboratoriji“, kaže Guo, dodajući da bi novo istraživanje moglo biti posebno korisno za buduće prikupljanje sunčeve energije.

U solarnoj ćeliji, fotoni iz sunčeve svetlosti moraju da stupe u interakciju s elektronima i pobuđuju ih, uzrokujući na taj način da oni napuštaju svoja atomska jezgra i generišu električnu energiju, objašnjava Guo. U idealnom slučaju, solarna ćelija bi koristila materijale koji slabe sposobnost elektrona da se ponovo spajaju s atomskim jezgrom.

Guoova laboratorija je pokazala da se taj fenomen može značajno sprečiti kombinovanjem perovskitnog materijala sa slojem metala ili međumaterijalnom podlogom koja se sastoji od naizmeničnih slojeva srebra, plemenitog metala i aluminijum-oksida, dielektrika.

Rezultat je bio značajno smanjenje ponovnog spajanja elektrona kroz „veoma iznenađujuće fizičke karakteristike“, kaže Guo. Zapravo, metalni sloj služi kao ogledalo, koje stvara obrnute slike parova elektronskih rupa, slabeći sposobnost elektrona da se ponovo spoje s rupama.

Laboratorija je bila u mogućnosti da koristi jednostavan detektor za posmatranje rezultirajućeg povećanja efikasnosti konverzije svetlosti od 250 odsto.

Nekoliko izazova mora biti rešeno pre nego što perovskiti postanu legitimni za praktičnu primenu, posebno kada je reč o njihovoj tendenciji da relativno brzo degradiraju. Trenutno se istraživači utrkuju da pronađu nove, stabilnije materijale od perovskita.

„Kako se pojavljuju novi perovskiti, u mogućnosti smo da koristimo našu metodu zasnovanu na fizici da dodatno poboljšamo njihove performanse“, kaže Guo.

Fondacija Bila i Melinde Gejts, Kancelarija za istraživanje vojske i Nacionalna naučna fondacija podržali su ovo istraživanje.

Pavle Barta
Novinar s dugogodišnjim stažom u medijima koji se bave automobilskom industrijom, transportom na kopnu, vodi i vazduhu, auto-moto sportom i brojnim drugim pridruženim temama. Karijeru je započeo inicijalno u etabliranom štampanom izdanju ujedno postavši prvi urednik jedne automobilske internet stranice u Srbiji, da bi svoj profesionalni portfolio proširio na ulogu TV prezentera od 2013. godine.

Pogledajte još

POSTAVI ODGOVOR

molimo unesite svoj komentar!
ovde unesite svoje ime

PRATITE NAS

173FanovaLajkuj
1PratilacaZaprati

Poslednje objave