At skrive byggestenene i solteknologi med lasere

Det meste af nutidens teknologi inden for solenergi, telekommunikation og mikrochips er konstrueret af siliciumbaserede materialer. Imidlertid, i de seneste år, en ny familie af halvledende materialer, perovskites, er sprunget ind på scenen, giver løfte om nye og bedre teknologier. Egenskaberne af disse materialer konkurrerer med mange af de veletablerede kommercielle muligheder, samtidig med at det er langt billigere og nemmere at lave.

Perovskite er den generelle betegnelse for et materiale bestående af tre kemiske komponenter A, B og X, arrangeret i en specifik molekylær krystalstruktur ABX ₃ . En af disse perovskitter, der i øjeblikket undersøges af forskere, er formamidinium blyiodid [HC(NH) ₂ ) ₂ PbI ₃ eller FAPbI ₃ ], som har verdensrekordpræstationer for en perovskitbaseret solcelle, konkurrerende silikone-baserede.

Vigtige udfordringer, imidlertid, mangler at blive løst med hensyn til stabiliteten af ​​perovskitkrystaller under virkelige forhold. Ved stuetemperatur, for eksempel, FAPbI ₃ arrangerer sig selv i den gulfarvede deltafase, med ringe praktisk værdi for teknologiske anvendelser. Men ved opvarmning over 150 ° C, materialet omarrangerer sig selv til en anden sort struktur, kaldet alfatilstand, før tilbagevenden til deltafasen efter et par dage under omgivende forhold. Det er denne mørke alfatilstand af FAPbI ₃ det er mest interessant for forskere og teknologi. Indtil for nylig, forskere har forsøgt at få adgang til højtemperatur-alfatilstanden ved at opvarme materialet og stabilisere det ved stuetemperatur ved hjælp af overflade- og kemiske behandlinger.

KU Leuven-forskere fra Roefaers Lab og Hofkens-gruppen har nu opdaget en ny, lettere måde at oprette den efterspurgte mørke alfa-fase perovskit. De brugte direkte laserskrivning (indstillet intens laserlys) til lokalt at opvarme perovskitoverfladen, få den til at ændre sig fra den ubrugelige deltatilstand til den yderst ønskværdige alfatilstand. Desuden, de fandt også ud af, at materialet nu forblev i denne tilstand i mange uger, selv ved stuetemperatur, uden yderligere behov for en stabiliserende behandling. KU Leuven-forskerne formåede yderligere at bruge laserstrålen til hurtigt at mikrofremstille komplekse mønstre af den mørke FAPbI ₃ stat.

Forskerne offentliggjorde for nylig deres opdagelse i det højtydende nanoteknologiske tidsskrift ACS Nano (Steele et al. 2017).

"Disse resultater er et stort skridt fremad i lokalt at skræddersy de strukturelle, elektriske, og optiske egenskaber af en vigtig ny klasse af materialer og giver mulighed for at fremstille skræddersyede optiske enheder, alt efter behov."