Quy trình mới chế tạo perovskite lớn nhanh hơn, ít chất thải hơn, cho thế hệ pin mặt trời tiếp theo

Quy trình mới chế tạo perovskite lớn nhanh hơn, ít chất thải hơn, cho thế hệ pin mặt trời tiếp theo

    Quy trình mới chế tạo perovskite lớn nhanh hơn, ít chất thải hơn, cho thế hệ pin mặt trời tiếp theo
    bởi Matthew Carroll, Đại học bang Pennsylvania

    New method creates material that could create the next generation of solar cells

    Các mẫu perovskite được tổng hợp NHANH CHÓNG với các kích cỡ và hình dạng khác nhau Nhà cung cấp hình ảnh: Penn State


    Perovskites, một họ vật liệu có đặc tính điện độc đáo, hứa hẹn sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả pin mặt trời thế hệ tiếp theo. Một nhóm các nhà khoa học do Penn State dẫn đầu đã tạo ra một quy trình mới để chế tạo các thiết bị perovskite lớn, tiết kiệm chi phí và thời gian hơn so với khả năng trước đây và họ cho biết có thể đẩy nhanh quá trình khám phá vật liệu trong tương lai.

    Luyao Zheng, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Khoa học Vật liệu tại bang Penn và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Phương pháp mà chúng tôi phát triển này cho phép chúng tôi dễ dàng tạo ra các mẫu số lượng lớn trong vòng vài phút, thay vì vài ngày hoặc vài tuần bằng các phương pháp truyền thống”. . "Và vật liệu của chúng tôi có chất lượng cao—đặc tính của chúng có thể cạnh tranh với perovskite đơn tinh thể."

    Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp thiêu kết được gọi là kỹ thuật thiêu kết hỗ trợ trường điện và cơ học (EM-FAST) để tạo ra các thiết bị. Thiêu kết là một quá trình thường được sử dụng để nén bột mịn thành một khối vật liệu rắn sử dụng nhiệt và áp suất.

    Một quy trình điển hình để tạo ra perovskite liên quan đến quá trình hóa ướt—các vật liệu được hóa lỏng trong dung dịch dung môi và sau đó đông đặc lại thành các màng mỏng. Các nhà khoa học cho biết những vật liệu này có đặc tính tuyệt vời, nhưng phương pháp này tốn kém và không hiệu quả để tạo ra perovskite lớn và dung môi được sử dụng có thể độc hại.

    Bed Poudel, giáo sư nghiên cứu tại Penn State và là đồng tác giả cho biết: “Kỹ thuật của chúng tôi là tốt nhất của cả hai thế giới. "Chúng tôi có được các đặc tính giống như tinh thể đơn và chúng tôi không phải lo lắng về giới hạn kích thước hoặc bất kỳ sự nhiễm bẩn hoặc sản lượng vật liệu độc hại nào."

    Do sử dụng vật liệu khô nên kỹ thuật EM-FAST mở ra cơ hội bao gồm các chất dẫn xuất mới, các thành phần được thêm vào các đặc tính của thiết bị phù hợp, không tương thích với hóa chất ướt được sử dụng để tạo màng mỏng, có khả năng đẩy nhanh việc khám phá ra các vật liệu mới, các nhà khoa học nói.

    Amin Nozariasbmarz, trợ lý giáo sư nghiên cứu tại Penn State và là đồng tác giả cho biết: “Điều này mở ra khả năng thiết kế và phát triển các loại vật liệu mới, bao gồm vật liệu nhiệt điện và năng lượng mặt trời tốt hơn, cũng như máy dò tia X và tia γ”. "Một số ứng dụng là những thứ chúng ta đã biết, nhưng vì đây là một kỹ thuật mới để tạo ra vật liệu perovskite halogen mới với các đặc tính, cấu trúc và thành phần được kiểm soát, nên có thể có những bước đột phá mới trong tương lai."

    Ngoài ra, quy trình mới cho phép các vật liệu được phân lớp—một loại bột bên dưới một loại bột khác—để tạo ra các tác phẩm thiết kế riêng. Các nhà khoa học cho biết trong tương lai, các nhà sản xuất có thể thiết kế các thiết bị cụ thể và sau đó in trực tiếp chúng từ bột khô.

    Kai Wang, trợ lý giáo sư nghiên cứu tại Penn State và là đồng tác giả cho biết: “Chúng tôi dự đoán perovskite NHANH CHÓNG này sẽ mở ra một hướng khác cho quá trình tổng hợp vật liệu thông lượng cao, sản xuất các thiết bị in trực tiếp từ bột trong tương lai và đẩy nhanh quá trình khám phá vật liệu của các chế phẩm perovskite mới”. .

    EM-FAST, còn được gọi là quá trình thiêu kết plasma tia lửa, liên quan đến việc áp dụng dòng điện và áp suất lên bột để tạo ra vật liệu mới. Quá trình này có hiệu suất 100%—tất cả nguyên liệu thô đều được đưa vào thiết bị cuối cùng, trái ngược với 20% đến 30% trong quá trình xử lý dựa trên giải pháp.

    Kỹ thuật này tạo ra vật liệu perovskite với tốc độ 0,2 inch mỗi phút, cho phép các nhà khoa học nhanh chóng tạo ra các thiết bị lớn duy trì hiệu suất cao trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nhóm đã báo cáo những phát hiện của họ trên tạp chí Nature Communications.

    Các nhà khoa học Penn State từ lâu đã sử dụng EM-FAST để tạo ra các thiết bị nhiệt điện. Các nhà khoa học cho biết, công trình này thể hiện nỗ lực đầu tiên nhằm tạo ra vật liệu perovskite bằng kỹ thuật này.

    Nozariasbmarz nói: “Vì chúng tôi có kiến thức cơ bản nên chúng tôi đã nói chuyện và nghĩ rằng chúng tôi có thể thay đổi một số thông số và thử điều này với perovskites. "Và nó vừa mở ra một cánh cửa đến một thế giới mới. Bài báo này là một đường dẫn đến cánh cửa đó - đến những vật liệu mới và đặc tính mới."

    Zalo
    Hotline