Американские ученые снова пообещали изготовить солнечные батареи нового поколения

Перовскиты, семейство материалов с уникальными электрическими свойствами, перспективны для использования в различных областях, включая солнечные батареи нового поколения.

Группа ученых из Университета штата Пенсильвания разработала новый процесс изготовления крупных перовскитовых устройств, который более эффективен по стоимости и времени, чем это было возможно ранее, и который, по их словам, может ускорить открытие материалов в будущем.

Разработанный метод позволяет легко создавать очень крупные объемные образцы в течение нескольких минут, а не дней или недель при использовании традиционных методов, — сказал Луяо Чжэн, постдокторант кафедры материаловедения Пенсильванского университета и ведущий автор исследования. — А еще наши материалы отличаются высоким качеством — их свойства могут конкурировать с монокристаллическими перовскитами.

Для создания устройств исследователи использовали метод под названием «спекание с помощью электрического и механического поля» (EM-FAST). Спекание — это широко используемый процесс сжатия мелких порошков в твердую массу с помощью температуры и давления.

Типичный процесс изготовления перовскитов включает мокрую химию — материалы разжижаются в растворе растворителя, а затем затвердевают в тонкие пленки. Эти материалы обладают прекрасными свойствами, но такой подход дорог и неэффективен для создания больших перовскитов, а используемые растворители могут быть токсичными, говорят ученые.

Наша методика — это лучшее из двух миров, — говорит Бед Поудел, профессор-исследователь из Пенсильванского университета и один из соавторов. — Мы получаем монокристаллоподобные свойства, и нам не нужно беспокоиться об ограничениях по размеру, загрязнении или выходе токсичных материалов.

По словам ученых, благодаря использованию сухих материалов, метод EM-FAST открывает возможности для включения новых допантов — ингредиентов, добавляемых для изменения свойств устройства, которые не совместимы с мокрой химией, используемой для получения тонких пленок, что потенциально ускоряет открытие новых материалов.

Это открывает возможности для проектирования и разработки новых классов материалов, включая лучшие термоэлектрические и солнечные материалы, а также детекторы рентгеновского и гамма-излучения, — заявил Амин Нозариасбмарз, доцент-исследователь Пенсильванского университета и один из соавторов.

— Некоторые из этих применений нам уже известны, но поскольку это новая методика получения новых галоидных перовскитных материалов с контролируемыми свойствами, структурами и составами, возможно, в будущем благодаря этому появятся возможности для новых прорывов.

Кроме того, новый процесс позволяет создавать слоистые материалы — один порошок под другим — для создания дизайнерских композиций. По словам ученых, в будущем производители смогут разрабатывать специальные устройства, а затем напрямую печатать их из сухих порошков.

Мы ожидаем, что этот новый перовскит откроет еще одно измерение для высокопроизводительного синтеза материалов, будущего производства, непосредственно печатающего устройства из порошка, и ускорит открытие новых составов перовскита, — сказал Кай Ванг, доцент-исследователь Пенсильванского университета и один из соавторов.

Перспективная технология, также известная как плазменно-искровое спекание, предполагает применение электрического тока и давления к порошкам для создания новых материалов. Этот процесс имеет 100% выход — все сырьевые ингредиенты попадают в конечное устройство, в отличие от 20-30% при обработке на основе растворов.

Метод позволяет получать перовскитовые материалы со скоростью 0,2 дюйма в минуту, что дает ученым возможность быстро создавать большие устройства, сохраняющие высокую производительность в лабораторных испытаниях. Команда сообщила о своих результатах в журнале Nature Communications.

Ученые штата Пенсильвания уже давно используют технологию для создания термоэлектрических устройств. По словам ученых, эта работа представляет собой первую попытку создания перовскитных материалов с помощью этого метода.

Благодаря прежнему опыту мы попробовали изменить некоторые параметры и сделать это с перовскитами, — заключил Нозариасбмарз. — Так мы открыли дверь в новый мир. Данная статья является ссылкой на эту дверь — к новым материалам и новым свойствам.

26.02.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее

Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ...

EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления

Из-за распространения возобновляемых источнико...

Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания сл...

Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в&nbs...

JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x

Пьезокатализ — перспективная эколог...

EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо

Новый метод переработки бикарбонатного раствор...

Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу

Углеродный след богатых людей в обществе ...

Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов

Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии