İki boyutlu (2D) perovskit ince filmler, perovskit güneş hücrelerinin yüksek performansı için büyük önem taşıyan çeşitli ayarlanabilirliğe, mükemmel optoelektronik özelliklere ve üstün uzun vadeli kararlılığa sahiptir. Bu çalışma, Soochow Üniversitesi, Soochow Enerji ve Malzeme İnovasyonları Enstitüsü, Enerji Fakültesi’nden Profesör Guifu Zou tarafından yürütülmüştür.
Profesör Zou, “Yüksek performanslı 2D perovskit güneş pilleri elde etmenin önündeki en büyük engel, çoklu kuantum kuyusu elektronik yapıları olarak da bilinen inorganik iskeletlerin ve organik uzay katmanlarının dönüşümlü olarak düzenlenmesinin neden olduğu düşük düzlem dışı yük taşınımıdır” dedi.
“Son on yılda, perovskit yapıya sahip moleküler ferroelektrikler, güçlü saturasyon polarizasyonu, yüksek Curie sıcaklığı, çok eksenli özellikler, düşük preparasyon sıcaklığı ve dar bant aralığı gibi mükemmel özellikleri nedeniyle kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Moleküler ferroelektrikteki polarizasyon alanı, 2D perovskit güneş hücrelerinin performansını artırmak için büyük ölçüde yardımcı olacaktır.”
National Science Review‘da bugün yayınlanan yeni bir makalede belgelendiği üzere, araştırmacılar büyük spontan polarizasyon, yüksek Curie sıcaklığı ve çoklu eşdeğer ferroelektrik eksenlere sahip moleküler ferroelektrik temelli 2D perovskit güneş hücreleri üretti.
Çalışmanın ilk yazarı ve Profesör Zou’nun ekibinde doktora öğrencisi olan Chen Wang “Bu malzemelerin orta dereceli bant aralığı ve yüksek absorbans katsayısı, görünür ışığın etkili bir şekilde emilmesini sağlıyor. Dahası, düşük kristalleşme sıcaklıkları, optimum enerji seviyesi yapılarına sahip cihazlar tasarlamayı mümkün kılıyor” dedi.
“Yüksek Curie sıcaklığı, geniş spontane polarizasyon ve güçlü rezidüel polarizasyon, oda sıcaklığında mükemmel ferroelektrik özellikler sağlıyor.”
Moleküler ferroelektriklerin fotoelektrik özellikleri üzerine yapılan çalışmalar, depolarizasyon alanının filmin fotolüminesansını ve arayüzey enerji seviyesini etkileyebileceğini ortaya koymuştur.
Konstitüent elementlerin kimyasal ortamı polarizasyondan sonra değişiyor ve bu da kurşun iyodür inorganik iskeletin polarizasyon sürecine katılabileceğini gösteriyor. Wang, “Bulgularımızın moleküler ferroelektriklerdeki polarizasyon sürecinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunacağını umuyoruz” dedi.
Yeni makalenin ortak yazarı Profesör Zou’nun ekibinden bir başka doktora öğrencisi Lutao Li, “Bulduğumuz şey, polarizasyon alanlarının çoklu kuantum kuyusu elektronik yapılarında hapsolmuş yükleri etkili bir şekilde ayırıp taşıyabildiği ve bunun da polarizasyondan sonra cihaz performansının artmasına neden olduğudur” dedi.
“Bir güneş aydınlatması altında, elde edilen 2D ferroelektrik güneş hücreleri, 2D (n = 1) Ruddlesden-Popper perovskite güneş hücreleri arasında en yüksek açık devre voltajı (1.29 V) ve en iyi verimlilik olarak etkileyici bir performans elde etti.”
Ferroelektrik fotovoltaik cihazların simülasyonları, polarizasyonun etkisi altında p-i-n bağlantısı içindeki uzay yükü bölgesinin ve elektrik potansiyelinin anlaşılmasına yardımcı olabilir.
Bu çalışma sadece 2D malzemelerin içsel çoklu kuantum kuyusu elektronik yapı sınırlarından kaynaklanan zayıf düzlem dışı iletkenlik için bir çözüm platformu sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda optoelektronik için 2D moleküler malzemeler için umut verici bir uygulama gösteriyor.
Intel Corporation’da ince film bilimcisi olan Dr. Nilan J.B. Kamathewatta “İnce film malzemeleri optoelektronik ve fotovoltaik alanında kapsamlı bir şekilde araştırılmaktadır ve arzu edilen ince filmler oluşturmak veya 2D ince film malzemelerinin sınırlamalarını aşmak önemli bir zorluktur. Profesör Zou’nun yenilikçi çalışması, moleküler ferroelektrikler ile perovskit fotovoltaikler arasında köprü kurarak 2D malzemelerin çoklu kuantum kuyusu elektronik yapısının içsel sınırlarını aşıyor. Bu atılım, yüksek verimli 2D ince film güneş pillerinin gösterilmesini sağladı” dedi.
Nanchang Üniversitesi Düzenli Madde Bilimi Araştırma Merkezi Direktörü Profesör Rengen Xiong “Son yıllarda, benzersiz ve mükemmel özelliklere sahip yeni ortaya çıkan moleküler ferroelektrikler, ferroelektrik alanında umut vermiştir. Bu heyecan verici gelişmeler ferroelektrik araştırmalarını bir kez daha sıcak bir konu haline getirdi. Profesör Zou’nun çalışması, moleküler ferroelektriklerde ferroelektriğin kökeninin daha derinlemesine anlaşılması için kanıtlar sunmaktadır. Bu çalışmanın bilim insanlarının dikkatini moleküler ferroelektriklere daha fazla çekeceğine ve çeşitli alanlardaki uygulamalarını daha da genişleteceğine inanıyorum.” dedi.
Kore Fotovoltaik Derneği Başkanı Profesör JaeJoon Lee “Perovskit güneş hücreleri, yüksek güç dönüşüm verimliliği, üretim kolaylığı ve ayarlanabilir özellikleri nedeniyle son yıllarda benzeri görülmemiş bir ilgi görmüştür. Profesör Zou’nun çalışmasında, 2D perovskit güneş hücreleri imal etmek için yeni moleküler ferroelektrikler kullanılmıştır. Ferroelektriğin eklenmesi, düzlem dışı taşıyıcıların ayrılmasını ve taşınmasını geliştirerek mükemmel cihaz performansı sağladı. Ayrıca, moleküler ferroelektriklere ferroelektriğin dahil edilmesi, yerleşik elektrik alanını geliştirerek yüksek açık devre voltajlı perovskit güneş hücreleri elde etmek için yenilikçi çözümler sunuyor.” dedi.
Araştırmacılar, daha düşük bant aralığına, daha yüksek rezidüel polarizasyona ve diğer elverişli özelliklere sahip malzemeleri keşfederek moleküler ferroelektriklerin verimliliğini artırmaya odaklanıyor.
Profesör Zou “Moleküler ferroelektrik güneş hücrelerinde daha iyi performans elde etme arayışında, 3D yapılara sahip düşük bant aralıklı moleküler ferroelektriklere gelecekte daha fazla önem verilecektir. Bu alanda hala keşfedilecek çok şey var” dedi.
Soochow Üniversitesi’ndeki Guifu Zou Araştırma Grubu, ince film malzeme bilimi alanında yeni sınırlar keşfetmeye adanmış lider bir araştırma ekibidir. Grup, moleküler ferroelektrik malzemeler üzerindeki çalışmalarına ek olarak, ultra ince film malzemeleri alanında çığır açan araştırmalar yürütmüştür.
Ekibin ince film malzemeleri alanındaki araştırmaları, özellikleri üzerinde hassas kontrole sahip yüksek kaliteli ince filmlerin biriktirilmesi ve büyütülmesi için yenilikçi yöntemler geliştirmeye odaklanmıştır. Büyüme sürecini optimize etmek ve ortaya çıkan ince filmlerin özelliklerini iyileştirmek için bir dizi teknik araştırdılar.
İnce film malzemeleri alanındaki en büyük başarılardan biri, karmaşık ince filmlerin büyütülmesi için yeni yöntemlerin geliştirilmesidir. Bu ince filmler, yüksek kristal kaliteleri ve mükemmel elektrik iletkenlikleri ile karakterize edilir, bu da onları elektronik cihazlarda ve enerji dönüşüm uygulamalarında kullanım için ideal hale getirir.
İnce filmler üzerine yaptıkları araştırmalara ek olarak grup, 2D filmler ve diğer atomik olarak ince filmler gibi diğer ultra ince film türlerini de araştırmıştır. Araştırmaları, ultra ince filmlerin büyüme mekanizmalarına ilişkin içgörüler ve belirli uygulamalar için yeni fizik dahil olmak üzere bu alanlarda birçok önemli keşif ve ilerlemeye yol açmıştır.
Genel olarak, Guifu Zou Araştırma Grubu’nun ince film malzemeleri alanındaki araştırmaları, malzeme bilimi alanına önemli bir katkı sağlamaktadır. Çalışmaları, ince film büyümesi ve optimizasyonu konusundaki anlayışımızı geliştirmemize yardımcı olmuş ve yeni malzeme ve teknolojilerin geliştirilmesi için yeni olanaklar sunmuştur. [1]Molecular ferroelectrics drive two-dimensional thin film solar cells[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Molecular ferroelectrics drive two-dimensional thin film solar cells |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
