Новое состояние вещества открывает секрет перовскитовых солнечных элементов

Перовскитовые солнечные батареи развиваются быстрыми темпами и привлекают интерес ученых, стремящихся не только повысить их производительность, но и лучше понять, как они обеспечивают такую невероятную, постоянно растущую эффективность.

Обратив свои инструменты к кристаллам перовскита, ученые обнаружили неожиданное поведение, представляющее собой совершенно новое состояние материи, которое, по их словам, может помочь в разработке передовых солнечных батарей и других оптических и электронных устройств.

Свойства перовскита

Одна из причин такого интереса к перовскитным солнечным батареям заключается в том, что, несмотря на дефекты в кристаллической структуре, они обладают такими превосходными характеристиками. Хотя многие исследования направлены на устранение этих дефектов для повышения их эффективности с помощью химической обработки, молекулярного клея или даже посыпания хилыми соединениями, факт остается фактом: материал является гораздо более эффективным полупроводником, чем должен быть.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Исторически сложилось так, что люди использовали объемные полупроводники, представляющие собой идеальные кристаллы", - говорит старший автор исследования Патанджали Камбхампати, доцент химического факультета Университета Макгилла. И вот, внезапно, этот несовершенный, мягкий кристалл начинает работать для применения в полупроводниках, от фотовольтаики до светодиодов". Это и стало отправной точкой для нашего исследования: как что-то дефектное может работать совершенным образом?".

Эта работа фактически является продолжением предыдущих исследований, демонстрирующих, что хотя перовскиты могут выглядеть как твердое вещество, на самом деле они обладают некоторыми свойствами жидкости. Эта двойственность во многом объясняется структурой атомной решетки, которая деформируется при встрече со свободными электронами - явление, известное как образование поляронов. Это можно сравнить с тем, как растягивается и меняет форму батут, если бросить в его центр большой камень.

Если в батуте энергия постепенно рассеивается, когда камень перестает подпрыгивать и оказывается в его центре, то в деформирующейся структуре атомной решетки кристаллов перовскита наблюдается обратное явление. Команда наблюдала этот процесс в действии, используя форму спектроскопии "насос/зонд" для изучения электронной динамики кристаллов перовскита, и с удивлением обнаружила общее увеличение энергии после деформации.

По мнению ученых, это результат того, что кристаллы перовскита ведут себя подобно квантовым точкам, которые сами по себе подают надежды как способ улучшения технологии солнечных батарей. Эти крошечные плоские полупроводниковые кристаллы настолько малы, что ограничивают движение электронов уникальным образом, что придает им особые характеристики.

Это явление, известное как квантовое ограничение, ранее наблюдалось только в частицах размером в несколько нанометров. По словам ученых, тот факт, что теперь оно наблюдается в кристаллах перовскита, которые намного больше этого размера, свидетельствует об открытии нового состояния материи.

"Полярон ограничивает все в пространственно четко определенной области", - говорит Камбхампати. "Наша группа смогла показать, что полярон смешивается с экситоном и образует нечто похожее на квантовую точку. В некотором смысле, это похоже на жидкую квантовую точку, которую мы называем квантовой каплей. Мы надеемся, что изучение поведения этих квантовых капель позволит лучше понять, как создавать устойчивые к дефектам оптикоэлектронные материалы". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet