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: Telegram | Дзен | Вконтакте


Энергия

Как солнечные панели и сельское хозяйство могут работать вместе
Как солнечные панели и сельское хозяйство могут работать вместе

Солнечные панели и сельское хозяйство час...

Энергия звезд может заменить уголь и газ
Энергия звезд может заменить уголь и газ

Карл Тишлер из европейского консорциума п...

Не проливайте даром: ученые нашли применение дождевой воде
Не проливайте даром: ученые нашли применение дождевой воде

Когда два материала соприкасаются, заряже...

Кувырок перед прыжком: почему вода сопротивляется расщеплению
Кувырок перед прыжком: почему вода сопротивляется расщеплению

Ученые нашли причину, почему расщепление воды ...

Метанол на стероидах: ученые нашли способ разогнать реакцию
Метанол на стероидах: ученые нашли способ разогнать реакцию

Замена традиционного ископаемого топлива на&nb...

Термоядерный пылесос: как и зачем ученые следят за отходами плазмы
Термоядерный пылесос: как и зачем ученые следят за отходами плазмы

В МИФИ создали систему, которая будет собирать...

Красный свет науки: как химики создали идеальный люминофор
Красный свет науки: как химики создали идеальный люминофор

Химики из Санкт-Петербургского университе...

Канада ставит на свой уран: как CANDU изменит энергетическую карту мира
Канада ставит на свой уран: как CANDU изменит энергетическую карту мира

Канада продолжает укреплять свои позиции в&nbs...

Грязь в дело: ученые нашли способ использовать нефтешлам
Грязь в дело: ученые нашли способ использовать нефтешлам

Ученые из Томского политехнического униве...

Маленькие, но мощные: как SMR решают большие проблемы энергетики
Маленькие, но мощные: как SMR решают большие проблемы энергетики

Сотрудничество ANItA с Уппсальским универ...

Толстые электроды стали тоньше: прорыв в производстве батарей
Толстые электроды стали тоньше: прорыв в производстве батарей

Корейский институт машиностроения и матер...

Энергетический щит: защищать сеть смогут бытовые устройства
Энергетический щит: защищать сеть смогут бытовые устройства

Инженеры из Массачусетского технологическ...

Энергия из-под земли: новая разработка Томского политеха
Энергия из-под земли: новая разработка Томского политеха

Инженеры из Томского политехнического уни...

Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии

Швеция вновь обратила внимание на атомную...

Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство
Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство

Мир стремится к устойчивому развитию, и&n...

Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ
Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ

Нижегородский государственный университет имен...

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир

Мир хранения энергии меняется благодаря кванто...

Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию

Превращение солнечной энергии в химическу...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Опухоль не спрячется: ИИ находит риск рецидива по серии МРТ
Опухоль не спрячется: ИИ находит риск рецидива по серии МРТ
Почему легкий стеноз сонной артерии все равно приводит к инсульту
Почему легкий стеноз сонной артерии все равно приводит к инсульту
ИИ анализирует цветение злаков без помощи человека
ИИ анализирует цветение злаков без помощи человека
Ученые нашли способ предсказывать рецидивы васкулита
Ученые нашли способ предсказывать рецидивы васкулита
Социальный провал: как ИИ путает разговор с переходом улицы
Социальный провал: как ИИ путает разговор с переходом улицы
Орбитрек на стероидах: тренажер станет спасением для тех, кто не может ходить
Орбитрек на стероидах: тренажер станет спасением для тех, кто не может ходить
Ученые выяснили, что выбивает доказательства из углистых метеоритов
Ученые выяснили, что выбивает доказательства из углистых метеоритов
Климат бьет по краснокнижным: 9 из 10 видов под ударом
Климат бьет по краснокнижным: 9 из 10 видов под ударом
Неожиданный маневр: почему мухи включают резервную защиту
Неожиданный маневр: почему мухи включают резервную защиту
Тоньше кожи: пленка в 10 нанометров изменит тепловизоры
Тоньше кожи: пленка в 10 нанометров изменит тепловизоры
ИИ научили сомневаться: как алгоритм SIFT борется с нейросетевым бредом
ИИ научили сомневаться: как алгоритм SIFT борется с нейросетевым бредом
Разработан адгезив, который адаптируется к любой поверхности
Разработан адгезив, который адаптируется к любой поверхности
Ученые создали безопасные бактерии для йогурта
Ученые создали безопасные бактерии для йогурта
Тайное становится явным: что нашел квантовый микроскоп в скрученном графене
Тайное становится явным: что нашел квантовый микроскоп в скрученном графене
Защита или угроза: музейные покрытия незаметно разрушают древние артефакты
Защита или угроза: музейные покрытия незаметно разрушают древние артефакты

Новости компаний, релизы

На одной волне: университет и госструктура усиливают IT-суверенитет
Крипта для людей: почему сложные сервисы теряют пользователей
«Точки роста» в действии: как школы Симферопольского района перестали быть скучными
Оперировать в VR: студенты придумали симулятор для хирургов
Не успеешь моргнуть — WhisperX уже расшифровал: тест скорости от Ainergy