En måde at øge strukturel stabilitet i anstrengte halogenidperovskitter

en, Optiske billeder af de voksende epitaksiale α-FAPbI3 tynde film. Den høje gennemsigtighed af substraterne og de glatte overflader af de tynde film demonstrerer deres høje kvalitet. Målestænger, 4 mm. b, Et tværsnitsbillede af et elektronmikroskop (SEM) af den epitaksiale tynde film med kontrolleret ensartet tykkelse. Skala bar, 2 μm. Indsat, forstørret SEM -billede af heterostrukturen, der viser en veldefineret grænseflade. Skala bar, 200 nm. c, Højopløselig XRD ω-2θ scanning af (001) toppe af epitaxialprøverne på forskellige substrater, der viser den stigende tetragonalitet med stigende gitterfejl. d, Gensidig rumkortlægning med (104) asymmetrisk refleksion af α-FAPbI3, for forskellige gitterfejl med underlaget. Resultaterne viser et fald i in-plane gitterparameteren samt en stigning i out-of-plane gitterparameteren med større trykbelastning. Qx og Qz er gensidige rumkoordinater i og uden for flyet. e, Konfokale Raman -spektre af det epitaksiale lag ved forskellige stammer. Vi tilskriver udviklingen af topens form og intensitet med belastning til stigningen i gittertetragonalitet under højere belastning. Vi bemærker, at den brede top ved cirka 250 cm − 1 tilskrives Pb -O -bindingen induceret af laseroxidation. f, Monteringsanalyse af Raman -toppe. Toppen ved 136 cm − 1 fra den stamfrie prøve (sort streg) tilskrives Pb-I-bindingen. Med stigende trykbelastning, toppen blues gradvist, efterhånden som bindingen bliver mere stiv, og deler sig til sidst i en hovedtop, der bluesforskydes (på grund af in-plane bond-kontraktion) og en skulder-top, der rødder (på grund af out-of-plane-bond-forlængelse). (a.u., vilkårlige enheder). Kredit: Natur (2020). DOI:10.1038/s41586-019-1868-x

Et team af forskere fra USA, Saudi -Arabien og Australien har strukturelt stabiliserede halogenidperovskitter, når de er under belastning. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver deres tilgang og deres håb om, at deres arbejde vil føre til mere effektiv fotovoltaik.

Det blev fundet tilbage i 2009, at halogenidperovskitter kunne omdanne sollys til elektricitet - et fund, der satte gang i håbet om mere effektive solceller. Desværre, problemer med tuning af krystallerne forhindrede deres anvendelse i levedygtige produkter. I denne nye indsats, forskerne rapporterer, at de har fundet en måde at justere halogenidperovskitter på en måde, der kan gøre deres anvendelse i solceller mere sandsynligt.

Problemet med halogenidperovskitter er deres tendens til at formes til sekskantede strukturer, der ikke er i stand til at reagere på lyset i solstråling. For at komme uden om dette problem, forskere har forsøgt at understrege dem til at ændre deres struktur. Hvis du gør det, vil det øge belastningen af krystallen, hvilket kan ændre en ladningsbærers mobilitet. Med halogenidperovskitter, at induceret belastning resulterer i strukturel ustabilitet, hvilket har ført til upålidelighed - en faktor der forhindrede dem i kommercielle applikationer. Forskernes tilgang til denne nye indsats involverede forbedring af den strukturelle stabilitet af sådanne krystaller under belastning.

Holdet dyrkede en halogenidperovskit kendt som α-FAPbI ₃ på et andet (mere stabilt) halogenidperovskit-substrat på en måde, der resulterede i en kubisk struktur i substratet og en pseudokubisk struktur på den øverste krystal. Dette låste α-FAPbI ₃ ind i den pseudokubiske struktur, forhindrer den i at vende tilbage til en uønsket strukturel form - hvilket gør den mere stabil.

Forskerne rapporterer, at klemningen, der forårsagede belastning i α-FAPbI ₃ prøve øgede mobiliteten af de positivt ladede huller, gør det nyttigt som et fotovoltaisk materiale. De erkender, imidlertid, at det stadig er uklart, om fremgangsmåden kunne kommercialiseres. Mere arbejde er påkrævet for at se, om krystallerne kan dyrkes på en sådan måde med den præcision, der er nødvendig for at lave supergitter.

Sidste artikelFund af mikrobobler kan reducere kemikalier, vandforbrug i fødevareforarbejdning

Næste artikelNanomaterialestof ødelægger nervemidler i forhold til slagmarken