Manba: news.mit
MIT tadqiqotchilari shaffof, Supero'tkazuvchilar qoplama materialida yaxshilandi va uning elektr o'tkazuvchanligini o'n baravar oshirdi. Yuqori samarali quyosh batareyalari turiga kiritilganida, material hujayraning samaradorligi va barqarorligini oshirdi.
Yangi topilmalar bugun Science Advances jurnalida, MIT postdoc Meysam Heydari Garahcheshmeh, professorlar Karen Glison va Tsing Kong va boshqa uchta odamning qog'ozida e'lon qilindi.
"Maqsad elektr o'tkazuvchan va shaffof bo'lgan materialni topishdir", deydi Glison, "bir qator dasturlarda, shu jumladan sensorli ekranlarda va quyosh batareyalarida foydali bo'ladi." Ushbu maqsadlar uchun bugungi kunda eng ko'p ishlatiladigan material ITO deb nomlangan, indiy titan oksidi uchun, ammo bu material juda mo'rt va foydalanishdan keyin yorilib ketishi mumkin, deydi u.
Gleason va uning tadqiqotchilari ikki yil oldin shaffof, o'tkazuvchan materialning moslashuvchan versiyasini yaxshiladilar va o'zlarining xulosalarini nashr etdilar, ammo bu material ITO yuqori optik shaffoflik va elektr o'tkazuvchanligi kombinatsiyasiga mos kela olmadi. Uning so'zlariga ko'ra, yangi, buyurtma qilingan materiallar avvalgi versiyaga qaraganda 10 baravar yaxshi.
Birlashtirilgan shaffoflik va o'tkazuvchanlik Siemens santimetr birliklarida o'lchanadi. ITO 6000 dan 10000 gacha, va hech kim bu raqamlarga mos keladigan yangi material topilishini kutmagan bo'lsa ham, tadqiqotning maqsadi kamida 35 qiymatga yetishi mumkin bo'lgan materialni topish edi. Oldingi nashr 50 qiymatini namoyish etish orqali oshib ketdi. , va yangi material shu natijaga erishdi, endi 3000 tomosha qilinadi; jamoa bundan keyin ham ko'tarish uchun jarayonni aniqlashtirish ustida ishlamoqda.
Yuqori samarali egiluvchan material, PEDOT deb nomlanuvchi organik polimer, oksidlovchi kimyoviy bug 'cho'kishi (oCVD) deb nomlangan jarayon yordamida bir necha nanometr qalinlikdagi ultrathin qatlamiga yotqizilgan. Ushbu jarayon polimerni tashkil etadigan mayda kristallarning tuzilishi gorizontal ravishda mukammal ravishda tekislangan qatlamga olib keladi va bu materialga yuqori o'tkazuvchanlikni beradi. Bundan tashqari, oCVD usuli kristallitlar ichidagi polimer zanjirlar orasidagi tikuv masofasini kamaytirishi mumkin, bu ham elektr o'tkazuvchanligini oshiradi.
Materialning potentsial foydaliligini namoyish etish uchun guruh yuqori darajadagi hizalangan PEDOT qatlamini perovskit asosidagi quyosh batareyasiga qo'shdi. Bunday hujayralar yuqori samaradorligi va ishlab chiqarish qulayligi tufayli kremniyga juda istiqbolli alternativa deb hisoblanadi, ammo ularning chidamliligi yo'qolishi katta kamchilik bo'ldi. Yangi oCVD tenglashtirilgan PEDOT bilan perovskitning samaradorligi yaxshilandi va barqarorligi ikki baravar oshdi.
Dastlabki sinovlarda oCVD qatlami diametri 6 dyuym bo'lgan substratlarga tatbiq etildi, ammo bu jarayon to'g'ridan-to'g'ri keng miqyosli, prokladkaya sanoat miqyosidagi ishlab chiqarish jarayoniga qo'llanilishi mumkin, deydi Xeydari Garaxcheshmeh. "Endi sanoat miqyosiga moslashish juda oson", deydi u. Bunga qoplamani 140 daraja haroratda qayta ishlash mumkinligi yordam beradi - muqobil materiallar talab qilgandan ancha past harorat.
OCVD PEDOT yumshoq, bir bosqichli jarayon bo'lib, egiluvchan quyosh batareyalari va displeylari uchun zarur bo'lganda plastik substratlarga to'g'ridan-to'g'ri cho'kishni ta'minlaydi. Bundan farqli o'laroq, boshqa ko'plab shaffof Supero'tkazuvchilar materiallarning agressiv o'sishi shartlari boshqa, yanada mustahkam substratda dastlabki cho'kishni talab qiladi, so'ngra qatlamni olib tashlash va plastmassaga o'tkazish uchun murakkab jarayonlar kuzatiladi.
Material quruq bug 'cho'ktirish jarayoni bilan ishlanganligi sababli, yupqa qatlamlar sirtning eng nozik konturlarini kuzatib, ularni bir tekis qilib qoplashi mumkin, bu ba'zi dasturlarda foydali bo'lishi mumkin. Masalan, matoga o'ralgan bo'lishi mumkin va har bir tolani qoplashi mumkin, ammo matoning nafas olishiga imkon beradi.
Jamoa hali ham katta miqyosda tizimni namoyish qilishi va uzoq vaqt va turli sharoitlarda barqarorligini isbotlashi kerak, shuning uchun tadqiqotlar davom etmoqda. Ammo “oldinga siljish uchun hech qanday texnik to'siq yo'q. Uni bozorga olib chiqish uchun kim sarmoya kiritishi haqiqatdan ham muhim ”, deydi Glison.
Tadqiqot guruhi tarkibiga MIT postdoklari Muhammad Mahdi Tavakoli va Maksvell Robinson va tadqiqot sho'basi Edvard Glison kirdi. Ish Eni-MIT alyansining quyosh chegaralari dasturi doirasida Eni SpA tomonidan qo'llab-quvvatlandi.
