science >> Wetenschap >  >> Chemie

Een manier om de structurele stabiliteit in gespannen halide perovskieten te vergroten

een, Optische beelden van de epitaxiale -FAPbI3 dunne films als gegroeid. De hoge transparantie van de substraten en de gladde oppervlakken van de dunne films demonstreren hun hoge kwaliteit. Schaalbalken, 4 mm. B, Een dwarsdoorsnede scanning elektronenmicroscoop (SEM) beeld van de epitaxiale dunne film met gecontroleerde uniforme dikte. Schaalbalk, 2 μm. inzet, vergroot SEM-beeld van de heterostructuur met een goed gedefinieerde interface. Schaalbalk, 200 nm. C, Hoge resolutie XRD ω − 2θ-scan van de (001) pieken van de epitaxiale monsters op verschillende substraten die de toenemende tetragonaliteit tonen met toenemende roostermismatch. NS, Wederzijdse ruimtetoewijzing met (104) asymmetrische reflectie van de α-FAPbI3, voor verschillende roostermismatches met het substraat. De resultaten laten een afname zien van de roosterparameter in het vlak en een toename van de roosterparameter buiten het vlak met een grotere drukspanning. Qx en Qz zijn de in-plane en out-of-plane wederzijdse ruimtecoördinaten. e, Confocale Raman-spectra van de epitaxiale laag bij verschillende stammen. We schrijven de evolutie van de vorm en intensiteit van de piek met spanning toe aan de toename van de roostertetragonaliteit onder hogere spanning. We merken op dat de brede piek van ongeveer 250 cm−1 wordt toegeschreven aan de Pb-O-binding die wordt geïnduceerd door laseroxidatie. F, Passende analyse van de Raman-pieken. De piek bij 136 cm−1 van het spanningsvrije monster (zwarte lijn) wordt toegeschreven aan de Pb-I-binding. Bij toenemende drukbelasting, de piek verschuift geleidelijk naar blauw naarmate de binding stijver wordt, en splitst zich uiteindelijk in een hoofdpiek die blauw verschuift (vanwege in-plane bindingscontractie) en een schouderpiek die rood verschuift (als gevolg van out-of-plane bindingsverlenging). (o.a., willekeurige eenheden). Credit: Natuur (2020). DOI:10.1038/s41586-019-1868-x

Een team van onderzoekers uit de VS, Saoedi-Arabië en Australië hebben halide-perovskieten structureel gestabiliseerd wanneer ze onder druk staan. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hun aanpak en hun hoop dat hun werk zal leiden tot efficiëntere fotovoltaïsche energie.

In 2009 werd ontdekt dat halide-perovskieten zonlicht in elektriciteit konden omzetten - een bevinding die de hoop op efficiëntere zonnecellen deed ontstaan. Helaas, problemen met het afstemmen van de kristallen verhinderden het gebruik ervan in levensvatbare producten. In deze nieuwe poging de onderzoekers melden dat ze een manier hebben gevonden om halide-perovskieten af ​​te stemmen op een manier die hun toepassing in zonnecellen waarschijnlijker maakt.

Het probleem met halide perovskieten is hun neiging om hexagonale structuren te vormen die niet in staat zijn te reageren op het licht in zonnestraling. Om dit probleem te omzeilen, onderzoekers hebben geprobeerd ze te benadrukken om hun structuur te veranderen. Dit zou het kristal extra belasten, die de mobiliteit van een ladingdrager zou kunnen veranderen. Met halogenide perovskieten, dat geïnduceerde spanning resulteert in structurele instabiliteit, wat heeft geleid tot onbetrouwbaarheid - een factor die hen verhinderde om commerciële toepassingen te gebruiken. De aanpak van de onderzoekers die aan deze nieuwe inspanning werkten, omvatte het verbeteren van de structurele stabiliteit van dergelijke kristallen onder spanning.

Het team kweekte een halide perovskiet bekend als α-FAPbI 3 op een ander (stabieler) halogenideperovskietsubstraat op een manier die resulteerde in een kubische structuur in het substraat en een pseudo-kubische structuur op het bovenste kristal. Hierdoor vergrendelde de α-FAPbI 3 in de pseudo-kubische structuur, voorkomen dat het terugkeert in een ongewenste structurele vorm, waardoor het stabieler wordt.

De onderzoekers melden dat het knijpen dat spanning veroorzaakte in de α-FAPbI 3 monster verhoogde de mobiliteit van de positief geladen gaten, waardoor het bruikbaar is als fotovoltaïsch materiaal. Ze erkennen, echter, dat het nog onduidelijk is of de aanpak gecommercialiseerd kan worden. Er is meer werk nodig om te zien of de kristallen op zo'n manier kunnen worden gekweekt met de precisie die nodig is om superroosters te maken.

© 2020 Wetenschap X Netwerk




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. De patronen van klimaatverandering
  2. Snelle papegaaien gefokt op roofdiervrije eilanden die met uitsterven worden bedreigd
  3. Hoe soorten versteend hout te identificeren
  4. Gebruik je echt maar 10 procent van je hersenen?
  5. Het verschil tussen de genoom-DNA-extractie tussen dieren en planten
  6. Hormonen die calcium en fosfaat reguleren Homeostase
  7. Celmotiliteit: wat is het? & Waarom is het belangrijk?
  8. Cell Analogy Project Ideas
  9. Een mogelijke verklaring voor hoe kiemlijnen worden verjongd

Wetenschap