محققان دلیل بازده بالای ترکیبات پروفسکایتی را مشخص کردند

۷ مرداد ماه ۱۳۹۶
خلاصه خبر
آنالیزهای دقیق توسط دوربین الکترونی فوق سریع، مشخص کرد که نور باعث چرخش اتم های ید در ترکیبات پروفسکایتی می شود که این مسئله می تواند دلیل بازده بالای سلول های خورشیدی پروفسکایتی را مشخص کند و همچنین، راه حل های مؤثر برای تهیه ترکیبات بهتر را ایجاد کند.
متن خبر

در ترکیبات پروفسکایتی، اتم های ید طوری در جایگاه خود قرار می گیرند که یک هشت وجهی را ایجاد می کنند که اتم سرب درون این هشت وجهی قرار گرفته و مولکول آلی متیل آمونیوم در فواصل خالی بین این هشت وجهی ها واقع شده است. بازده سلول های خورشیدی به شدت به قابلیت حرکت حاملین بار الکتریکی (الکترون ها و حفره ها) درون ماده و در نتیجه به ساختار اتمی ماده وابسته است. به عنوان مثال، در سلول های خورشیدی سیلیکونی، اتم های سیلیکون با نظم بالایی در ساختار بلوری قرار گرفته اند و حتی کوچکترین ناکاملی در شبکه، باعث افت توان جذب نور در آنها می شود. ولی ساختارهای پروفسکایتی می توانند درصد معینی از ناخالصی را تحمل کرده و بازده بالای خود را همچنان حفظ کنند. برای بررسی دلیل این مسئله، محققان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده (SLAC)، ابتدا یک لایه نازک از پروفسکایت به ضخامت کمتر از دو میلیونیومِ یک اینچ تهیه کردند، سپس آن را توسط لیزر پالسی با قدرت چهل فمتوثانیه ، تحت تابش قرار دادند و پاسخ نوری لایه را بررسی کردند. با انجام این آنالیز، مشخص شد که در عرض ده تریلیونیمِ ثانیه پس از تابش لیزر، اتم های ید شروع به چرخش به دور اتم سرب می کنند، طوریکه گویا، اتم های ید در حال چرخش به دور کره ای هستند که اتم سرب در مرکز آن قرار گرفته است، این چرخش باعث اعوجاج هشت وجهی ها می شود و درنتیجه می تواند مسیر حرکت الکترونها را تغییر دهد؛ مثلاً می تواند باعث مهاجرت بارهای الکتریکی از درون نقص ها شود و یا از به دام افتادن حاملین بار در تله ها محافظت کند. بنابراین، اینچنین پاسخ نوری، منجربه افزایش بازده می شود.

نتایج این پژوهش در تاریخ 26 ام جولای سال 2017 در مجله Science Advances، گزارش شده است.