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

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса