Ny analyse af 2D perovskites kan forme fremtiden for solceller og LED'er

Todimensionelle (2D) Ruddlesden-Popper perovskites (RPP'er) af formen PEA2Pb1-xSnxI4 kan bruges som det indstillelige aktive lag i solcelleanlæg, som det passiverende lag for 3D perovskite solceller eller i lysdioder. Her, vi viser en ikke-lineær båndgab-adfærd med Sn-indhold i blandet fase 2D RPP'er. Tæthedsfunktionsteori-beregninger (med og uden spin-orbit-kobling) anvendes til at studere virkningerne af kortrækkende rækkefølge af Pb og Sn i PEA2Pb1-xSnxI4-sammensætninger med x =0, 0,25, 0,5, 0,75, og 1. Analyse af den partielle tæthed af tilstande viser, at energimismatchen af Pb 6s og Sn 5s tilstande i valensbåndets maksimum bestemmer ikke-lineariteten af båndgabet, fører til en bueparameter på 0,35–0,38 eV. Denne forskning giver en kritisk indsigt for design af fremtidige metallegerings 2D perovskite materialer. Positionerne af det afstembare energibånds diskontinuitet kan pege på overgange mellem båndene af interesse for enhedsingeniører. Kredit: The Journal of Physical Chemistry Letters (2021). DOI:10.1021/acs.jpclett.0c03699

En innovativ analyse af todimensionelle (2D) materialer fra ingeniører ved University of Surrey kan sætte skub i udviklingen af næste generation af solceller og LED'er.

Tredimensionelle perovskiter har vist sig bemærkelsesværdigt vellykkede materialer til LED-enheder og solpaneler i det sidste årti. Et nøgleproblem med disse materialer, imidlertid, er deres stabilitet, med enhedens ydeevne, der falder hurtigere end andre avancerede materialer. Ingeniørsamfundet mener, at 2D-varianten af perovskites kunne give svar på disse præstationsproblemer.

I en undersøgelse offentliggjort i Journal of Physical Chemistry Letters , forskere fra Surrey's Advanced Technology Institute (ATI) beskriver, hvordan man kan forbedre de fysiske egenskaber af 2D perovskit kaldet Ruddlesden-Popper.

Undersøgelsen analyserede virkningerne af at kombinere bly med tin inde i Ruddlesden-Popper-strukturen for at reducere den giftige blymængde. Dette giver også mulighed for tuning af nøgleegenskaber såsom bølgelængderne af lys, som materialet kan absorbere eller udsende på enhedsniveau - hvilket forbedrer ydeevnen af fotovoltaik og lysemitterende dioder.

Cameron Underwood, hovedforfatter af forsknings- og postdoktor ved ATI, sagde:

"Der er med rette meget begejstring omkring potentialet i 2D perovskites, da de kunne inspirere til en bæredygtighedsrevolution i mange brancher. Vi mener, at vores analyse af styrkelse af ydeevnen af perovskit kan spille en rolle i at forbedre stabiliteten af billig solenergi og LED'er."

Professor Ravi Silva, tilsvarende forfatter af forskningen og direktør for ATI, sagde:

"Når vi vænner os væk fra fossile energikilder til mere bæredygtige alternativer, vi begynder at se innovative og banebrydende anvendelser af materialer såsom perovskites. Advanced Technology Institute er dedikeret til at være en stærk stemme i at forme en grønnere og mere bæredygtig fremtid inden for elektronik - og vores nye analyse er en del af denne fortsatte diskussion."

Sidste artikelSushi-lignende rullede 2D-heterostrukturer kan føre til ny miniaturiseret elektronik

Næste artikelTumorer oplyste klart og præcist med ny biologisk nedbrydelig nanoprobe