Ang isang bagong paraan upang isama ang mga nanomaterial upang lumikha ng pinakamahusay na mga solar cell at LED

Ang pamamaraan ng materyal ay pereuskite na may mga organikong molekula na maaaring magdagdag ng mga elektronikong katangian. May-akda: Jingjing Xue at Rui Wang / UCLA Samuel School of Engineering

Natuklasan ng mga siyentista at kasamahan sa UCLA na ang mga perevskits, isang klase ng mga advanced na materyales na maaaring magamit para sa mga murang gastos, mataas na kahusayan na mga solar panel at LED, ay may dating hindi nagamit na sangkap ng molekula na maaaring karagdagang ipasadya ang mga elektronikong katangian ng perevskits.

Pinangalanan pagkatapos ng Russian mineralogist na si Lev Perovsky, ang mga perevskite material ay mayroong isang kristal-lattice na istraktura ng mga inorganic na molekula, katulad ng mga keramika, kasama ang mga organikong molekula na magkakaugnay sa kabuuan. Hanggang ngayon, ang mga organikong molekula na ito ay tila gumaganap lamang ng isang istruktura na pag-andar at hindi direktang makapag-ambag sa elektronikong gawain ng pereskites.

Sa ilalim ng patnubay ng UCLA, ipinapakita ng isang bagong pag-aaral na kung ang mga organikong molekula ay idinisenyo nang maayos, hindi lamang nila masusuportahan ang istraktura ng kristal na lattice, ngunit nag-aambag din sa mga elektronikong katangian ng mga materyales. Ang pagtuklas na ito ay magbubukas ng mga bagong posibilidad para sa pagpapabuti ng disenyo ng mga materyales na magpapabuti sa mga solar panel at LED. Ang isang pag-aaral na nagdedetalye sa pananaliksik ay na-publish kamakailan Agham.

“Ito ay tulad ng paghahanap ng isang lumang aso na maaaring maglaro sa mga bagong gimik,” sabi ni Ian Ian, Carol at Lawrence E. Tannas Jr., isang propesor ng engineering sa UCLA Samuel’s School of Engineering, na nangungunang mananaliksik ng pag-aaral. “Sa materyal na agham, tinitingnan namin ang istraktura ng atomic ng materyal para sa mahusay na pagpapatupad. Ang aming mga mag-aaral ng doktor at nagtapos na mag-aaral ay hindi kumuha ng anupaman at humukay ng mas malalim upang makahanap ng isang bagong landas. “

Upang gawing mas mahusay ang materyal na perevskite, nagsama ang mga mananaliksik ng isang espesyal na idinisenyong organikong molekula – naglalaman ng pyrene na organikong ammonium. Ang panlabas na positibong sisingilin na molekula ng ammonium ay konektado sa mga molekula ng pyrene – isang apat na beses na singsing ng mga carbon atoms. Ang disenyo ng molekular na ito ay nag-aalok ng karagdagang elektronikong pag-tune ng mga pereskits.

“Ang natatanging pag-aari ng perewskites ay mayroon silang kalamangan ng lubos na mahusay na inorganic semiconductors pati na rin ang madali at murang proseso ng pagpoproseso ng polimer,” sabi ng isa sa nangungunang may-akda ng pag-aaral na si Rui Wang, isang mag-aaral ng doktor na UCLA sa materyal na agham at engineering. “Ang kamakailang pinahusay na materyal na perevskit ay nag-aalok ng mga pagkakataon upang mapabuti ang mga konsepto ng disenyo na may mas mahusay na kahusayan.”

Upang maipakita ang karagdagang bisa ng pereskits, lumikha ang koponan ng isang prototype na photovoltaic cell (PV) na may mga materyales at pagkatapos ay sinubukan ito sa ilalim ng tuluy-tuloy na pag-iilaw sa loob ng 2,000 oras. Ang bagong cell ay nagpatuloy na i-convert ang ilaw sa enerhiya sa 85% ng orihinal na kahusayan. Ito ay naiiba sa photovoltaic cell mula sa parehong mga materyales, ngunit nang hindi binago ang binago na organikong molekula, na napanatili lamang ang 60% ng orihinal na kahusayan.

Sanggunian: “Ang muling pag-configure ng mga saklaw ng hangganan ng mga photovoltaic pereuskite sa pamamagitan ng pagsasama ng mga organikong cation” Jingjing Xue, Rui Wang, Xihan Chen, Kanglang Yao, Xiaoyun Jin, Kai-Li Wang, Wenchao Huang, Tianyi Huang, Dongxing Yenping, Ruzhan Liu, Zhao- Kui Wang, Chenghui Zhu, Kai Zhu, Matthew S. Beard, Yanfa Yang at Yang Yang, Pebrero 5, 2021, Agham.
DOI: 10.1126 / agham.abd4860

Ang iba pang mga kapwa may-akda ng pag-aaral ay si Jingjin Xue, isang mag-aaral ng doktor sa agham ng materyal mula sa UCLA; at Xihan Chen ng National Renewable Energy Laboratory ng U.S. Department of Energy (NREL) sa Colorado. Ang iba pang kaukulang may-akda ay kinabibilangan nina Matthew Byrd, NREL Senior Research Fellow at Direktor ng Center for Hybrid Organic Inorganic Semiconductors para sa Enerhiya; at Janfa Jan, Propesor ng Physics at Astronomy sa Unibersidad ng Toledo.

Iba pang mga may-akda – mula sa UCLA; NREL; Unibersidad ng Toledo; Yangzhou University, China; Suzhou University, China; Monash University, Australia; at Lawrence Berkeley National Laboratory.

Ang pag-aaral ay pinondohan ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pinagbubuti ng bagong disenyo ang kahusayan ng mga susunod na henerasyong Perovskite solar panel

May-akda David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology Pebrero 27, 2021 Ipinapakita ng imaheng ito ang mga photovoltaic compound ng pereuskite na may mga indibidwal na...

Sinabi ng mga mananaliksik na natuklasan nila ang mga misteryo ng mga buwan ng Mars

Ang artista ay maaaring pinagmulan ng pilosopiya at ang pagkamatay ng hidwaan sa pagitan ng unang buwan ng Mars at mga asteroid. Kredito:...

Mga pagkakasunud-sunod ng 64 Perpektong Mga Genome ng Tao upang mas mahusay na makuha ang pagkakaiba-iba ng genetiko

Gusali ng genome. Utang: NIH Ang Susunod na Mga Genome ng Tao ay Magsisilbing isang Bagong Sanggunian para sa Pagpaplano ng Genetic Genetic at...

Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit....

Ang unang pandaigdigang pagtatantya na ang kalikasan ay gumagamot ng 41.7 milyong toneladang basura ng tao sa isang taon

Ipinapakita ng larawang ito ang hindi ginagamot na dumi sa alkantarilya malapit sa mga pakikipag-ayos sa Peri-urban Hyderabad. Kredito: Tishat Poonthu Ayon sa mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.