05.11.2019
Канадские ученые получили новое понимание свойств перовскитов. Напомним, что перовскиты - это кристаллические материалы, применяемые при производстве солнечных элементов. Этот прорыв может помочь производить более эффективные, прочные и дешевые солнечные батареи.
В лабораториях Университета Макгилла, Канада, группа ученых использовала специальный прибор, называемый многомерным электронным спектрометром, для наблюдения за движениями электронов внутри нано кристаллов перовскита иодида цезия-свинца.
Этот уникальный прибор, разработанный инженерами из Университета Макгилла, способен отслеживать поведение электронов в чрезвычайно малых временных масштабах - всего за 10 фемто секунд или 10 миллионов миллиардных долей секунды.
Наблюдения, сделанные с использованием инструмента MDES, позволяют предположить, что разница между жидкостями и твердыми веществами не так очевидна, как полагали ученые ранее.
Ведущий исследователь Элен Сейлер, бывшая докторант химического факультета Макгила рассказала: «С детства мы научились распознавать твердые вещества и жидкости, применяя свою интуицию: мы точно знаем, что твердые вещества имеют фиксированную форму, а жидкости принимают форму емкости, в которой они находятся. Но когда мы смотрим на то, что электроны в этом материале на самом деле делают, в качестве своей реакции на свет, мы видим, что они ведут себя так же, как обычно в жидкостях». Очевидно, что они не в жидкости, а в кристалле, но их реакция на свет действительно похожа на жидкость».
Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature Communications, позволило канадским ученым детально изучить влияние дефектов материала на поведение электронов в перовскитах.
Полученные в результате данные свидетельствуют о том, что дефекты материала и двойственность жидкостей и твердых материалов в нанокристаллах перовскита иодида цезия-свинца необходимы, а не препятствуют уникальным опто электрическим свойствам материала.
Старший специалист Патанджали Камбхампати, профессор химии в Университете Маглилла говорит: «Это самый захватывающий эксперимент, в котором я участвовал с тех пор, как начал работать в этой области науки в 1995 году. Вместо того, чтобы искать совершенство в бездефектной кремниевой микроэлектронике, здесь мы имеем дефектную вещь, которая максимально устойчива к дефектам. И теперь мы знаем немного больше о том, почему это так».
Ученые ожидают, что дальнейшее изучение дефектов материала и его двойственности помогут инженерам разработать более эффективные материалы на основе перовскита, создав более качественные, эффективные и дешевые солнечные фотоэлементы.