Lovende opdagelse kan føre til en bedre, billigere solcelle

Forskere ved McGill University har fået spændende ny indsigt i perovskites egenskaber, et af verdens mest lovende materialer i jagten på at producere en mere effektiv, robust og billigere solcelle.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Naturkommunikation , forskerne brugte et flerdimensionalt elektronisk spektrometer (MDES)-et unikt instrument, der er håndbygget ved McGill-til at observere elektroners adfærd i cæsium blyjodid perovskit nanokrystaller. MDES, der gjorde disse observationer mulige, er i stand til at måle elektronernes adfærd over ekstraordinært korte tidsperioder - ned til 10 femtosekunder, eller 10 milliontedele af en milliardtedel af et sekund. Perovskites er tilsyneladende solide krystaller, der først tiltrak opmærksomheden i 2014 for deres usædvanlige løfte i fremtidige solceller, der kan være billigere eller mere defekttolerante.

En højst spændende opdagelse

"Det er det mest spændende resultat, jeg har været en del af, siden jeg startede i naturvidenskaben i 1995, " sagde seniorforfatter og McGill kemiprofessor Patanjali Kambhampati om opdagelsen af ​​perovskites væske-faste dualitet. "I stedet for at søge efter perfektion i defektfri siliciummikroelektronik, her har vi en defekt ting, der er fejltolerant. Og nu ved vi lidt mere om, hvorfor det er sådan."

Faste stoffer virker som væsker

Da forskerne så nærmere på krystallerne ved hjælp af MDES, det, de så, var noget, der udfordrer vores konventionelle forståelse af forskellen mellem væsker og faste stoffer.

"Siden barndommen har vi lært at skelne faste stoffer fra væsker baseret på intuition:vi ved, at faste stoffer har en fast form, hvorimod væsker tager form af deres beholder, " sagde Hélène Seiler, hovedforfatter af forskningen og en tidligere ph.d. studerende ved Institut for Kemi på McGill, som i øjeblikket er ved Institut for Fysisk Kemi, Fritz-Haber-Institut ved Max-Planck Instituttet. "Men når vi ser på, hvad elektronerne i dette materiale faktisk gør som reaktion på lys, vi ser, at de opfører sig, som de typisk gør i en væske. Klart, de er ikke i en væske – de er i en krystal – men deres reaktion på lys er virkelig væskelignende. Den største forskel mellem et fast stof og en væske er, at en væske har atomer eller molekyler, der danser omkring, hvorimod et fast stof har atomerne eller molekylerne er mere fikseret i rummet som på et gitter."