Önemli bir atılım! Klorun güneş pillerinin performansını tamamen değiştirdiği kanıtlandı

Perovskit güneş pilleri hakkındaki anlayışımız derinleştikçe, bilim adamları yapılarını, elektronların içlerinden akma şeklini ve performansı sınırlayan engelleri gözlemlemek için malzemeleri daha derinlemesine araştırıyorlar.

Malzemelerdeki, özellikle de taneler arasındaki sınırlardaki kusurların sorunlara neden olduğu ve UV'ye veya neme maruz kaldığında yapının hızla bozulmasına yol açtığı gösterilmiştir. Bu sorunu çözmek için önerilen birçok yöntem arasında, klor katkılı piller önemli gelişmeler göstermiştir.

Ancak bilim adamları, klorun neden bu etkileri ürettiğini veya birikmeden sonra malzemede hala var olup olmadığını açıklamak için çok çalışıyorlar. Bu, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST) liderliğindeki bir grup bilim insanının başlangıç ​​noktasıdır. OIST bilim insanı Afshan Jamshaid, "Araştırma topluluğu bu gelişmeleri neden gördüklerini bilmiyor" dedi. "Bir kez eklendiğinde araştırmacılar kloru takip edemezler; klorun perovskit malzemeye nüfuz edip etmediğini, yüzeyde kalıp kalmadığını ve hatta üretim süreci sırasında malzemeyi terk edip etmediğini belirleyemezler."

Net bir cevap verebilmek için Jamshaid ve ekibi, klor katkılı perovskit güneş filmleri üretmeye ve klorun varlığını doğrulamak için yapılarını atomik seviyede incelemeye başladı. Taramalı tünelleme mikroskobu adı verilen bir görüntüleme tekniği kullanarak, ince filmin yüzeyinde, klor katkısı olmayan örneklerde bulunmayan koyu renkli çukurlar gözlemlediler.

Filmin yüzeyindeki koyu noktaların klor atomu olduğu doğrulandı.

Daha sonra (Çin'deki Suzhou Üniversitesi'nden işbirlikçilerinin yardımıyla) bu siyah noktaların perovskit yapısındaki klorla ikame edilmiş iyot noktaları olduğunu hesaplayabildiler. Tane sınırlarında daha fazla klor bulunması nedeniyle, artık klorun malzemedeki yüzey kusurlarının sayısını azaltmaya ve stabilitesini artırmaya yardımcı olabileceğinden şüpheleniyorlar. Çalışmaları, Enerji ve Çevre Bilimi dergisinde yayınlanan "Metilamonyum Kurşun İyodür Perovskit'in Kontrollü Kurşun Klorür Birikimi Yoluyla Yüzey Stabilitesinin Geliştirilmesine İlişkin Atomik Ölçekli Görüşler" başlıklı bir makalede tam olarak anlatılmıştır.

Grup ayrıca malzemedeki son klor konsantrasyonunu değiştirmek için farklı biriktirme süreleri ile deneyler yaptı. Bu sayede %14,8'in stabiliteyi artırmak için ideal yüzey klor konsantrasyonunu temsil ettiğini iddia edebilirler. Daha düşük bir gelişme o kadar önemli olmayacak ve daha yüksek klor, perovskitin diğer özelliklerini tamamen değiştirmeye başlayacak.

Klorun perovskit için bir doping maddesi olarak nasıl kullanılabileceğini araştırmaya devam etmeyi planlıyorlar ve bir sonraki adım, klor katkılı perovskit katmanlarına dayalı, tamamen çalışabilir bir güneş pili oluşturmak. Jamshaid, "Bunun gibi temel araştırmalar çok önemlidir; ekipman mühendislerinin aşırı deneme yanılma gerektirmeden en uygun üretim sürecini belirlemelerine yardımcı olurlar" dedi. "Dopantların malzemeleri nasıl geliştirebileceğini anlamak, aynı zamanda daha iyi etkilere sahip olabilecek yeni kimyasal karışımlar bulma konusunda da bize yol gösterebilir."