Lys fra en eksotisk krystalhalvleder kan føre til bedre solceller

Forskere har fundet en ny måde at kontrollere lys udsendt af eksotiske krystalhalvledere, hvilket kan føre til mere effektive solceller og andre fremskridt inden for elektronik, ifølge en Rutgers-ledet undersøgelse i tidsskriftet Materialer i dag .

Deres opdagelse involverer krystaller kaldet hybrid perovskitter, som består af sammenlåsning af organiske og uorganiske materialer, og de har vist et stort løfte om brug i solceller. Fundet kan også føre til nye elektroniske displays, sensorer og andre enheder aktiveret af lys og medfører øget effektivitet til en lavere pris for fremstilling af optoelektronik, som udnytter lyset.

Rutgers-ledede teamet fandt en ny måde at kontrollere lys (kendt som fotoluminescens), der udsendes, når perovskitter exciteres af en laser. Intensiteten af ​​lys, der udsendes af en hybrid perovskitkrystal, kan øges med op til 100 gange blot ved at justere spændingen, der påføres en elektrode på krystaloverfladen.

"Så vidt vi ved, dette er første gang, at fotoluminescensen af ​​et materiale er blevet reversibelt styret i så høj grad med spænding, "sagde seniorforfatter Vitaly Podzorov, en professor i Institut for Fysik og Astronomi på School of Arts and Sciences ved Rutgers University-New Brunswick. "Tidligere har at ændre intensiteten af ​​fotoluminescens, du var nødt til at ændre temperaturen eller lægge et enormt tryk på en krystal, hvilket var besværligt og dyrt. Vi kan gøre det ganske enkelt inden for en lille elektronisk enhed ved stuetemperatur. "

Halvledere som disse perovskitter har egenskaber, der ligger mellem metaller, der leder elektricitet, og ikke-ledende isolatorer. Deres ledningsevne kan indstilles i et meget bredt område, hvilket gør dem uundværlige for al moderne elektronik.

"Alle de vidunderlige moderne elektroniske gadgets og teknologier, vi nyder i dag, det være sig en smartphone, en hukommelsespind, stærk telekommunikation og internettet, kameraer eller supercomputere i høj opløsning, er blevet mulige i høj grad på grund af årtier med omhyggelig forskning i halvlederfysik, "Sagde Podzorov.

Forståelse af fotoluminescens er vigtig for at designe enheder, der styrer, generere eller registrere lys, herunder solceller, LED lys og lyssensorer. Forskerne opdagede, at defekter i krystaller reducerer emission af lys og påføring af spænding genopretter intensiteten af ​​fotoluminescens.

Hybridperovskitter er mere effektive og meget lettere og billigere at lave end almindelige kommercielle siliciumbaserede solceller, og undersøgelsen kunne bidrage til deres udbredte anvendelse, Sagde Podzorov. Et vigtigt næste skridt ville være at undersøge forskellige typer perovskitmaterialer, hvilket kan føre til bedre og mere effektive materialer, hvor fotoluminescens kan styres i et større intensitetsinterval eller med mindre spænding, han sagde.