Dlaczego perowskity są tak odporne na defekty? Jedna z tajemnic wyjaśniona

Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge, którzy opisali swoją pracę w Nature Nanotechnology, byli w stanie wyjaśnić, skąd się bierze wysoka tolerancja perowskitów na defekty w ich strukturach.

Perowskit to minerał składający się z soli ołowiu, który jest powszechnie wykorzystywany do tworzenia tanich i wytrzymałych ogniw słonecznych. Da się go wykorzystać w przypadku druku 3D, a jego wytrzymałość sprawia, że może pozostawać w użyciu nawet przez 25 lat. Wspomniane sole ołowiu są tańsze w obróbce niż tzw. krzem krystaliczny, a poza tym wykazują wysoki potencjał w kontekście innych zastosowań optoelektronicznych. W grę wchodzi między innymi produkcja diod LED oraz detektorów promieniowania rentgenowskiego.

Czytaj też: Perowskity będą coraz lepsze. Nowa technika ujawnia ich szczegóły

Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge odkryli dwie formy zaburzeń równolegle występujących w perowskitach. Posłużyli się w tym celu kilkoma technikami mikroskopowymi, uzyskując ostatecznie kompletny nanoskalowy obraz chemicznego, strukturalnego i optoelektronicznego wyglądu perowskitów. Ostatecznie członkom zespołu badawczego udało się ustalić, że wśród wspomnianych zaburzeń chodzi o dwa: zaburzenie elektroniczne i przestrzenne zaburzenie chemiczne. O ile te pierwsze obniżają wydajność paneli, tak drugie wydają się ją poprawiać.

Perowskity są stosowane do produkcji ogniw słonecznych i nie tylko

Pomysł polega na tym, że wykorzystujemy coś nazywanego mikroskopią multimodalną, co jest bardzo wymyślnym sposobem na opisanie, że po prostu patrzymy na ten sam obszar z wykorzystaniem wielu różnych mikroskopów i próbujemy skorelować właściwości, które zauważamy dzięki jednemu z nich z właściwościami, które zauważamy z użyciem innego.

Reklama
Kyle Frohna, jeden z autorów badania

Czytaj też: To nie koniec ulepszeń technologii DLSS. NVIDIA wychodzi do deweloperów ze swoim superkomputerem

Jak wyjaśniają autorzy, tego typu wizualizacje dostarczają odpowiedzi na pytanie o to, skąd się bierze odporność materiałów perowskitowych na defekty. Ich metodologia umożliwia uzyskanie nowych sposobów na optymalizację ogniw w nanoskali. Dodają, że w ramach dalszych badań zamierzają przyjrzeć się innym rodzajom perowskitów, które są wykorzystywane nie tylko w przypadku ogniw słonecznych, ale również innych zastosowań. W tym przypadku chodzi między innymi o wspomniane diody LED czy detektory.