Материалы, называемые перовскитами, особенно хорошо поглощают видимый свет, но никогда не были тщательно изучены в их чистом виде: в виде идеальных монокристаллов.Используя новую технику, исследователи вырастили большие кристаллы чистого перовскита и изучили, как электроны движутся через материал, когда свет преобразуется в электричество.Под руководством профессора Теда Сарджента из Департамента электротехники Эдварда С. Роджерса-старшего.
Компьютерная инженерия из Университета Торонто и профессор Осман Бакр из Университета науки и технологий короля Абдаллы (KAUST) использовали комбинацию лазерных методов для измерения выбранных свойств кристаллов перовскита. Отслеживая быстрое движение электронов в материале, они смогли определить длину диффузии — как далеко электроны могут перемещаться, не попадая в ловушку несовершенства материала, — а также подвижность — насколько быстро электроны могут двигаться. через материал. Их работа была опубликована на этой неделе в журнале Science.«Наша работа определяет планку максимального потенциала перовскитов по сбору солнечной энергии», — говорит Риккардо Комин, научный сотрудник Sargent Group. «С этими материалами была гонка, чтобы попытаться добиться рекордной эффективности, и наши результаты показывают, что прогресс будет продолжаться без замедления ..»
В последние годы эффективность перовскита выросла до сертифицированной эффективности чуть более 20 процентов, приближаясь к сегодняшним характеристикам коммерческих кремниевых солнечных панелей, установленных в испанских пустынях и на крышах Калифорнии. «По своей эффективности перовскиты очень близки к обычным материалам, которые уже коммерциализированы», — говорит Валерио Адинолфи, кандидат наук в Sargent Group и соавтор статьи. «Они могут предложить дальнейший прогресс в снижении стоимости солнечной электроэнергии в свете их удобного производства из жидкого химического прекурсора».Исследование имеет очевидные последствия для зеленой энергии, но также может способствовать инновациям в освещении. Думайте о солнечной панели, сделанной из кристаллов перовскита, как о причудливой стеклянной плите: свет попадает на поверхность кристалла и поглощается, возбуждая электроны в материале.
Эти электроны легко проходят через кристалл к электрическим контактам на его нижней стороне, где они собираются в виде электрического тока. Теперь представьте последовательность в обратном порядке: запитать плиту электричеством, ввести электроны и высвободить энергию в виде света. Более эффективное преобразование электричества в свет означает, что перовскиты могут открыть новые горизонты для энергосберегающих светодиодов.
Параллельная работа в Sargent Group сосредоточена на улучшении нанотехнологических частиц, поглощающих солнечную энергию, называемых коллоидными квантовыми точками. «Перовскиты отлично подходят для сбора видимого света, а квантовые точки отлично подходят для инфракрасного излучения», — говорит профессор Сарджент. «Эти материалы очень хорошо дополняют друг друга при сборе солнечной энергии, учитывая широкий спектр солнечной энергии в видимой и инфракрасной области».«В будущем мы изучим возможности объединения дополнительных абсорбирующих материалов», — говорит д-р Комин. «Есть очень многообещающие перспективы объединения перовскита и квантовых точек для дальнейшего повышения эффективности».
