மிக மெல்லிய சூரிய மின்கலங்கள்?

மிக மெல்லிய சூரிய மின்கலங்கள்?

அல்ட்ரா-மெல்லிய சூரிய மின்கலங்கள் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன: 2D பெரோவ்ஸ்கைட் கலவைகள் பருமனான தயாரிப்புகளை சவால் செய்ய பொருத்தமான பொருட்களைக் கொண்டுள்ளன.

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள பொறியாளர்கள், செமிகண்டக்டர் பெரோவ்ஸ்கைட்களால் செய்யப்பட்ட அணு அளவிலான மெல்லிய சூரிய மின்கலங்களை வடிவமைப்பதில் புதிய வரையறைகளை அடைந்துள்ளனர், மேலும் சுற்றுச்சூழலைத் தாங்கும் திறனைப் பேணுவதன் மூலம் அவற்றின் செயல்திறனை அதிகரிக்கின்றனர்.

ரைஸ் யுனிவர்சிட்டியின் ஜார்ஜ் ஆர் பிரவுன் ஸ்கூல் ஆஃப் இன்ஜினியரிங் ஆதித்யா மோஹிட் ஆய்வகம், சூரிய ஒளி இரு பரிமாண பெரோவ்ஸ்கைட்டில் அணு அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியைக் குறைக்கிறது, இது பொருளின் ஒளிமின்னழுத்த செயல்திறனை 18% வரை அதிகரிக்க போதுமானது, இது அடிக்கடி முன்னேறும். . துறையில் ஒரு அற்புதமான பாய்ச்சல் அடையப்பட்டது மற்றும் சதவீதங்களில் அளவிடப்படுகிறது.

"10 ஆண்டுகளில், பெரோவ்ஸ்கைட்டின் செயல்திறன் சுமார் 3% இலிருந்து 25% க்கும் அதிகமாக உயர்ந்துள்ளது" என்று மோஹிட் கூறினார். "மற்ற குறைக்கடத்திகள் அடைய சுமார் 60 ஆண்டுகள் ஆகும். அதனால்தான் நாங்கள் மிகவும் உற்சாகமாக இருக்கிறோம்."

பெரோவ்ஸ்கைட் என்பது ஒரு கனசதுர லட்டியைக் கொண்ட ஒரு கலவையாகும், மேலும் இது ஒரு திறமையான ஒளி சேகரிப்பான் ஆகும். அவற்றின் திறன் பல ஆண்டுகளாக அறியப்படுகிறது, ஆனால் அவர்களுக்கு ஒரு சிக்கல் உள்ளது: அவை சூரிய ஒளியை ஆற்றலாக மாற்ற முடியும், ஆனால் சூரிய ஒளி மற்றும் ஈரப்பதம் அவற்றை சிதைக்கும்.

"சோலார் செல் தொழில்நுட்பம் 20 முதல் 25 ஆண்டுகள் நீடிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது," மோஹிட், வேதியியல் மற்றும் உயிரி மூலக்கூறு பொறியியல் மற்றும் பொருட்கள் அறிவியல் மற்றும் நானோ இன்ஜினியரிங் இணை பேராசிரியர் கூறினார். "நாங்கள் பல ஆண்டுகளாக வேலை செய்து வருகிறோம், பெரிய பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளை தொடர்ந்து பயன்படுத்துகிறோம், அவை மிகவும் பயனுள்ளவை ஆனால் மிகவும் நிலையானவை அல்ல. மாறாக, இரு பரிமாண பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் சிறந்த நிலைப்புத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை கூரையில் வைக்கும் அளவுக்கு திறன் கொண்டவை அல்ல.

"ஸ்திரத்தன்மையை சமரசம் செய்யாமல் அவற்றை திறமையாக மாற்றுவதே மிகப்பெரிய பிரச்சனை."
பர்டூ பல்கலைக்கழகம் மற்றும் நார்த்வெஸ்டர்ன் பல்கலைக்கழகம், லாஸ் அலமோஸ், ஆர்கோன் மற்றும் அமெரிக்க எரிசக்தி தேசிய ஆய்வகத்தின் ப்ரூக்ஹேவன் மற்றும் பிரான்சின் ரென்ஸில் உள்ள எலக்ட்ரானிக்ஸ் அண்ட் டிஜிட்டல் டெக்னாலஜி நிறுவனம் (INSA) ஆகியவற்றின் ரைஸ் பொறியாளர்கள் மற்றும் அவர்களது கூட்டுப்பணியாளர்கள் சில இரு பரிமாண பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள், சூரிய ஒளி அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியை திறம்பட சுருக்கி, மின்னோட்டத்தை எடுத்துச் செல்லும் திறனை அதிகரிக்கிறது.

"நீங்கள் பொருளைப் பற்றவைக்கும்போது, ​​​​அதை ஒரு கடற்பாசி போல கசக்கி, அந்த திசையில் சார்ஜ் பரிமாற்றத்தை மேம்படுத்த அடுக்குகளை ஒன்றாகச் சேகரிப்பதை நாங்கள் கண்டறிந்தோம்" என்று மோக்ட் கூறினார். மேலே உள்ள அயோடைடுக்கும் கீழே உள்ள ஈயத்திற்கும் இடையில் கரிம கேஷன்களின் அடுக்கை வைப்பது அடுக்குகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளை மேம்படுத்தும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.

"உற்சாகமான நிலைகள் மற்றும் குவாசிபார்டிகல்களின் ஆய்வுக்கு இந்த வேலை மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது, அங்கு நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் ஒரு அடுக்கு மற்றொன்றிலும், எதிர்மறை மின்னூட்டம் மற்றொன்றிலும் இருக்கும், மேலும் அவை ஒருவருக்கொருவர் பேச முடியும்" என்று மோக்ட் கூறினார். "இவை எக்ஸிடான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவை தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம்.

"இந்த விளைவு, அடுக்கப்பட்ட 2டி டிரான்சிஷன் மெட்டல் டைகால்கோஜெனைடுகள் போன்ற சிக்கலான ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்காமல் இந்த அடிப்படை ஒளி-பொருள் தொடர்புகளைப் புரிந்துகொண்டு சரிசெய்ய அனுமதிக்கிறது," என்று அவர் கூறினார்.

பிரான்சில் உள்ள சக ஊழியர்கள் கணினி மாதிரியுடன் பரிசோதனையை உறுதிப்படுத்தினர். INSA இன் இயற்பியல் பேராசிரியர் ஜாக்கி ஈவன் கூறினார்: "இந்த ஆராய்ச்சி மிகவும் மேம்பட்ட ab initio உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பம், பெரிய அளவிலான தேசிய சின்க்ரோட்ரான் வசதிகளைப் பயன்படுத்தி பொருள் ஆராய்ச்சி மற்றும் செயல்பாட்டில் உள்ள சூரிய மின்கலங்களின் உள்நிலை பண்புகளை இணைக்க ஒரு தனித்துவமான வாய்ப்பை வழங்குகிறது. ." "கசிவு நிகழ்வு திடீரென பெரோவ்ஸ்கைட் பொருளில் சார்ஜிங் மின்னோட்டத்தை எவ்வாறு வெளியிடுகிறது என்பதை இந்த கட்டுரை முதல் முறையாக விவரிக்கிறது."

இரண்டு முடிவுகளும் சூரிய சிமுலேட்டரை 10 நிமிடங்களுக்கு வெளிப்படுத்திய பிறகு, இரு பரிமாண பெரோவ்ஸ்கைட் அதன் நீளத்தில் 0.4% மற்றும் மேலிருந்து கீழாக 1% சுருங்குகிறது. ஐந்து சூரியன் தீவிரத்தின் கீழ் 1 நிமிடத்திற்குள் விளைவைக் காணலாம் என்பதை அவர்கள் நிரூபித்துள்ளனர்.

"இது பெரிதாகத் தெரியவில்லை, ஆனால் லட்டு இடைவெளியின் 1% சுருக்கம் எலக்ட்ரான் ஓட்டத்தில் கணிசமான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும்" என்று ரைஸில் பட்டதாரி மாணவரும் இணை-முன்னணி ஆசிரியருமான லி வென்பின் கூறினார். "பொருளின் மின்னணு கடத்தல் மூன்று மடங்கு அதிகரித்துள்ளது என்பதை எங்கள் ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது."

அதே நேரத்தில், 80 டிகிரி செல்சியஸ் (176 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட்) வரை வெப்பப்படுத்தப்பட்டாலும், படிக லேட்டிஸின் தன்மை, சிதைவை எதிர்க்கும். விளக்குகள் அணைக்கப்பட்டவுடன் லட்டு விரைவாக அதன் நிலையான உள்ளமைவுக்குத் திரும்புவதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.

"2D பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளின் முக்கிய ஈர்ப்புகளில் ஒன்று, அவை வழக்கமாக ஈரப்பதத் தடைகளாக செயல்படும் கரிம அணுக்களைக் கொண்டிருக்கின்றன, வெப்ப நிலைத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் அயனி இடம்பெயர்வு சிக்கல்களைத் தீர்க்கின்றன" என்று பட்டதாரி மாணவரும் இணை-முன்னணி ஆசிரியருமான சிராஜ் சித்திக் கூறினார். "3D பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் வெப்ப மற்றும் ஒளி உறுதியற்ற தன்மைக்கு ஆளாகின்றன, எனவே ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாரிய பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளின் மேல் 2D அடுக்குகளை வைக்கத் தொடங்கினர், அவை இரண்டையும் அதிகம் பயன்படுத்த முடியுமா என்பதைப் பார்க்க.

"நாங்கள் நினைக்கிறோம், 2டிக்கு மாறுவோம், அதை திறமையாக மாற்றுவோம்," என்று அவர் கூறினார்.

பொருளின் சுருக்கத்தைக் கண்காணிக்க, குழு அமெரிக்க எரிசக்தித் துறை (DOE) அறிவியல் அலுவலகத்தின் இரண்டு பயனர் வசதிகளைப் பயன்படுத்தியது: அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் புரூக்ஹேவன் தேசிய ஆய்வகத்தின் தேசிய ஒத்திசைவு ஒளி மூல II மற்றும் மேம்பட்ட மாநில ஆய்வகம் அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகம். ஃபோட்டான் மூல (APS) ஆய்வகம்.

கட்டுரையின் இணை ஆசிரியரான ஆர்கோன் இயற்பியலாளர் ஜோ ஸ்ட்ரால்கா, நிகழ்நேரத்தில் பொருட்களில் சிறிய கட்டமைப்பு மாற்றங்களைப் பிடிக்க APS இன் அல்ட்ரா-பிரைட் எக்ஸ்-கதிர்களைப் பயன்படுத்துகிறார். APS பீம்லைனின் 8-ID-E இல் உள்ள உணர்திறன் கருவியானது "செயல்பாட்டு" ஆய்வுகளை அனுமதிக்கிறது, அதாவது சாதாரண இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் வெப்பநிலை அல்லது சுற்றுச்சூழலில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகும் போது நடத்தப்படும் ஆய்வுகள் ஆகும். இந்த வழக்கில், Strzalka மற்றும் அவரது சகாக்கள் சூரிய மின்கலத்தில் உள்ள ஒளிச்சேர்க்கைப் பொருளை உருவகப்படுத்தப்பட்ட சூரிய ஒளியில் வெளிப்படுத்தினர், அதே நேரத்தில் வெப்பநிலையை நிலையானதாக வைத்து அணு மட்டத்தில் சிறிய சுருக்கங்களைக் கண்டறிந்தனர்.

ஒரு கட்டுப்பாட்டு பரிசோதனையாக, Strzalka மற்றும் அவரது இணை ஆசிரியர்கள் அறையை இருட்டாக வைத்திருந்தனர், வெப்பநிலையை அதிகரித்தனர் மற்றும் எதிர் விளைவு - பொருள் விரிவாக்கம். ஒளியே, அது உருவாக்கும் வெப்பம் அல்ல, மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியது என்று இது அறிவுறுத்துகிறது.

"அத்தகைய மாற்றங்களுக்கு, செயல்பாட்டு ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்வது முக்கியம்" என்று ஸ்ட்ரால்கா கூறினார். "உங்கள் மெக்கானிக் உங்கள் இன்ஜினை இயக்க விரும்புவது போல, அதில் என்ன நடக்கிறது என்பதைப் பார்க்க, நாங்கள் முக்கியமாக இந்த மாற்றத்தின் வீடியோவை எடுக்க விரும்புகிறோம், ஒரு ஸ்னாப்ஷாட் அல்ல. APS போன்ற வசதிகள் இதைச் செய்ய அனுமதிக்கின்றன."

APS ஆனது அதன் X-கதிர்களின் பிரகாசத்தை 500 மடங்கு வரை அதிகரிக்க ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மேம்படுத்தலுக்கு உட்பட்டுள்ளது என்று Strzalka சுட்டிக்காட்டினார். இது முடிவடையும் போது, ​​பிரகாசமான ஒளிக்கற்றைகள் மற்றும் வேகமான, கூர்மையான கண்டுபிடிப்பாளர்கள் இந்த மாற்றங்களை அதிக உணர்திறன் கொண்ட விஞ்ஞானிகளின் திறனை அதிகரிக்கும் என்று அவர் கூறினார்.

இது ரைஸ் குழுவிற்கு சிறந்த செயல்திறனுக்காக பொருட்களை சரிசெய்ய உதவும். "நாங்கள் 20% க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைய கேஷன்கள் மற்றும் இடைமுகங்களை வடிவமைத்து வருகிறோம்," என்று சித்திக் கூறினார். "இது பெரோவ்ஸ்கைட் துறையில் உள்ள அனைத்தையும் மாற்றும், ஏனெனில் மக்கள் 2டி பெரோவ்ஸ்கைட்/சிலிக்கான் மற்றும் 2டி/2டி பெரோவ்ஸ்கைட் தொடர்களுக்கு 3டி பெரோவ்ஸ்கைட்டைப் பயன்படுத்தத் தொடங்குவார்கள், இது செயல்திறனை 30%க்கு அருகில் கொண்டு வர முடியும். இது அதன் வணிகமயமாக்கலை கவர்ச்சிகரமானதாக மாற்றும்."