Reikšmingas proveržis! Įrodyta, kad chloras visiškai pakeičia saulės elementų veikimą

Kadangi mūsų supratimas apie perovskitines saulės baterijas gilėja, mokslininkai gilinasi į medžiagas, kad galėtų stebėti jų struktūrą, elektronų tekėjimą per juos ir visas veikimą ribojančias kliūtis.

Nustatyta, kad dėl medžiagų defektų, ypač ties ribomis tarp grūdelių, kyla problemų, dėl kurių, veikiant UV arba drėgmei, greitai suyra konstrukcija. Tarp daugelio siūlomų metodų šiai problemai spręsti, chloro legiruotos baterijos gerokai pagerėjo.

Tačiau mokslininkai labai stengėsi paaiškinti, kodėl chloras sukelia tokį poveikį, ar jo vis dar yra medžiagoje po nusodinimo. Tai yra Okinavos mokslo ir technologijų instituto (OIST) vadovaujamos mokslininkų grupės atspirties taškas. „Tyrėjų bendruomenė nežino, kodėl jie mato šiuos patobulinimus“, – paaiškino OIST mokslininkas Afshanas Jamshaidas. „Kai pridėta, mokslininkai negali atsekti chloro – jie negali nustatyti, ar chloras prasiskverbia į perovskito medžiagą, lieka ant paviršiaus ar net palieka medžiagą gamybos proceso metu.

Siekdami pateikti aiškų atsakymą, Jamshaidas ir komanda pradėjo gaminti chloro legiruotas perovskito saulės plėveles ir tyrinėjo jų struktūrą atominiu lygiu, kad patvirtintų chloro buvimą. Naudodami vaizdo gavimo metodą, vadinamą skenuojančia tuneline mikroskopija, jie pastebėjo tamsias duobutes plonos plėvelės paviršiuje, kurių nebuvo mėginiuose be chloro dopingo.

Patvirtinta, kad tamsesnės dėmės plėvelės paviršiuje yra chloro atomai.

Tada jie sugebėjo apskaičiuoti (padedant bendradarbiams iš Sudžou universiteto Kinijoje), kad šios juodos dėmės buvo chloru pakeistos jodo dėmės perovskito struktūroje. Dėl to, kad grūdelių ribose yra daugiau chloro, dabar jie įtaria, kad chloras gali padėti sumažinti medžiagos paviršiaus defektų skaičių ir padidinti jos stabilumą. Jų darbas buvo išsamiai aprašytas Energetikos ir aplinkos moksle paskelbtame dokumente „Atominės masto įžvalgos apie metilamonio švino jodido perovskito paviršiaus stabilumo didinimą kontroliuojant švino chlorido nusodinimą“.

Grupė taip pat eksperimentavo su skirtingu nusodinimo laiku, kad pakeistų galutinę chloro koncentraciją medžiagoje. Dėl to jie gali teigti, kad 14,8% yra ideali chloro koncentracija paviršiuje, siekiant pagerinti stabilumą. Bet koks mažesnis pagerėjimas nebus toks reikšmingas, o didesnis chloras pradės visiškai pakeisti kitas perovskito savybes.

Jie planuoja toliau tirti, kaip chloras gali būti naudojamas kaip perovskito dopingas, o kitas žingsnis yra sukurti visiškai veikiančią saulės elementą, pagrįstą chloru legiruoto perovskito sluoksniais. „Tokie pagrindiniai tyrimai yra labai svarbūs – jie padeda įrangos inžinieriams nustatyti optimalų gamybos procesą, nereikalaujant pernelyg didelių bandymų ir klaidų“, – sakė Jamshaidas. "Suprasdami, kaip priedai gali pagerinti medžiagas, tai taip pat gali padėti mums rasti naujų cheminių mišinių, kurie gali turėti geresnį poveikį."