Forskere tackler hybride organisk-uorganiske perovskitter baseret på methylammoniumbly

En af de største udfordringer for samfundet i dag er at finde rent, sikre og overkommelige energiformer. Forskere ved University of Maryland arbejder på at udvikle nye teknologier til at løse sådanne udfordringer, inklusive Marina Leite, en adjunkt ved Institut for Materialevidenskab og Teknik og i Institut for Forskning i Elektronik og Anvendt Fysik, og hendes team. Solenergi, som er udnyttet fra solens lys/varme, er en særlig vigtig kilde til vedvarende energi.

Dr. Leite og hendes team er opslugt af at udvikle nye materialer, der kan bruges til energihøst og -lagring. I øjeblikket, de arbejder hen imod et næste generations design af solcelle-enheder. Specifikt, de udvikler mikroskopiske billeddannelsesmetoder til at tage nanoskalafotografier af ydeevnen af ​​nye og inhomogene materialer - de materialer, hvis struktur er uens på forskellige punkter. Tænk på planeten Jorden, for eksempel – dens tæthed varierer efter placering (dvs. skorpe, ocean, kappe, kerne, etc.). Disse billeder kan derefter bruges i fotovoltaik - processen med at omdanne lys til elektricitet ved hjælp af en slags halvledende materiale.

En lovende ny klasse af fotovoltaisk materiale, hybride organisk-uorganiske perovskitter baseret på methylammoniumbly, er i øjeblikket et af de mest effektive materialer, og det er billigt og nemt at producere. Problemet med sådant materiale er, at det er flygtigt, dynamisk – materialet ændrer sig, når solcellerne udsættes for lys og fugt, hvilket igen påvirker enhedens ydeevne – og forskerne har ikke været i stand til at forklare hvorfor. Ingen havde nogensinde set på materialets ydeevne i realtid gennem en nano-linse, indtil nu.

"Vores nye Kelvin Probe kraftmikroskopimetode bevarer den rumlige følsomhed, mens den øger scanningshastigheden med> 100 gange sammenlignet med konventionelle. I bund og grund, det ville tage os 30 minutter at anskaffe et nanoskala kort over ydeevne, og nu kan vi få det samme kort på kun 16 sekunder! Som resultat, vi løser nu i realtid og på nanoskala, de ændringer, der finder sted i materialet, når det udsættes for lys, " sagde Leite. "Ved rumligt at løse, hvordan hvert enkelt korn og interface af solcellematerialet fungerer (de elektriske og optiske reaktioner), så kan vi designe enheder med forbedret ydeevne."

Denne forskning blev offentliggjort i American Chemical Society's Nano bogstaver den 22. februar, 2017 - papiret har titlen, "Real-Time Nanoscale Open-Cuit Voltage Dynamics of Perovskite Solar Cells."