Які переваги нового методу виготовлення?
Дослідники з Кембриджського університету створили новий метод виготовлення перовскітних матеріалів. Це відкриття може кардинально змінити виробництво сонячних панелей, світлодіодів і лазерів, зробивши їх потужнішими й ефективнішими. Перовськіти давно розглядаються як перспективна заміна кремнію, проте їхнє масове застосування було пов’язане з труднощами.
Як працює новий метод?
Інноваційний підхід дає змогу вирощувати ультратонкі шари матеріалу так, щоб їхні атоми вибудовувалися ідеально рівно. Традиційно для створення перовскітних структур використовувалася обробка в розчині. Цей метод, за словами професора Сема Стренкса, “екологічно брудний і важко контрольований”. Команда вчених вирішила відмовитися від нього на користь обробки парою — того ж способу, який використовується для виробництва стандартних напівпровідників. Так досягли високого ступеня атомного контролю.
Використовуючи техніку, відому як епітаксіальне зростання, вчені навчилися вирощувати шари тривимірних і двовимірних перовскітів один за одним, контролюючи товщину плівок до часток атома.
Які практичні результати цього відкриття?
Завдяки такій точності з’ясувалося, що можна налаштовувати властивості матеріалу, просто змінюючи умови зростання. Дослідники навчилися керувати стиками між шарами. Вони можуть створювати структури, які або утримують електрони і “дірки” разом (що необхідно для ефективного випромінювання світла у світлодіодах і лазерах), або розділяють їх (що важливо для вироблення електрики в сонячних панелях).
Команді вдалося задати різницю енергій між шарами більш ніж на пів-електронвольта і збільшити час життя носіїв заряду до 10 мікросекунд, що вважається дуже високим показником для таких матеріалів.
Це досягнення відкриває шлях до масштабованого виробництва високопродуктивних пристроїв нового покоління. Сонячні панелі стануть ефективнішими завдяки кращому поділу зарядів, а електроніка отримає яскравіші й економічніші світлодіоди та лазери. Точний контроль над структурою матеріалу також означає появу нових типів квантових випромінювачів і детекторів.
Вчені довели, що з перовскітів можна створювати напівпровідникові структури, які працюють з тією ж точністю, що і з кремнію, але із застосуванням матеріалів, які набагато простіше і дешевше у виробництві.
Раніше повідомлялося, чи допоможуть сонячні панелі під час віялових відключень і блекаутів. Експерти з компанії EnergyAustralia рекомендують альтернативу — сонячні електростанції, які допоможуть будинкам зберегти енергетичну автономність, а власникам — не боятися блекаутів.
