یک ماده سلول خورشیدی بالقوه با استفاده از نوع جدیدی از میکروسکوپ کشف شد

نرگیس فیرتینا -18 نوامبر 2022 -تجسم نوک میکروسکوپ که مواد را در معرض نور تراهرتز قرار می دهد.

آزمایشگاه ملی ایمز

یک تکنیک شناسایی جدید که توسط تیمی از محققان در آزمایشگاه ملی آمز در وزارت انرژی ایجاد شد، پنجره‌ای نادر به مواد جایگزین بالقوه برای سلول‌های خورشیدی به آنها داد.

جیگانگ وانگ، دانشمند ارشد آزمایشگاه ایمز و تیمش میکروسکوپی ساختند که از امواج تراهرتز برای جمع آوری اطلاعات در مورد نمونه های مواد استفاده می کند. سپس تیم با استفاده از میکروسکوپ خود، پروسکایت متیل آمونیوم سرب یدید (MAPbI3) را به عنوان ماده ای که در نهایت می تواند جایگزین سیلیکون در سلول های خورشیدی شود، شناسایی کردند.نتایج در مجله ACS Photonics منتشر شد.

یک دانشمند از آزمایشگاه ایمز، ریچارد کیم، دو ویژگی را که میکروسکوپ کاوشگر روبشی جدید را متمایز می کند، تشریح کرد.

میکروسکوپ ابتدا اطلاعات مواد را با استفاده از فرکانس های الکترومغناطیسی در ناحیه تراهرتز جمع آوری می کند. این محدوده فرکانسی که بین فرکانس های مادون قرمز و مایکروویو است، به طور قابل توجهی زیر طیف نور مرئی است.

دوم، یک نوک فلزی نوک تیز که نور تراهرتز را دریافت می کند، توانایی میکروسکوپ را برای مشاهده اجسام در مقیاس طولی در مقیاس نانو افزایش می دهد.

به طور معمول، اگر موج نوری داشته باشید، نمی توانید چیزهایی کوچکتر از طول موج نوری که استفاده می کنید ببینید. کیم توضیح داد و برای این نور تراهرتز، طول موج حدود یک میلی متر است، بنابراین بسیار بزرگ است.

اما در اینجا ما از این نوک فلزی تیز با راس استفاده کردیم که تا شعاع 20 نانومتری انحنای تیز شده است و این به عنوان آنتن ما عمل می کند تا چیزهای کوچکتر از طول موجی که استفاده می کردیم را ببینیم.

پروسکایت ها یک کلاس منحصر به فرد از نیمه هادی ها هستند که وقتی در معرض نور مرئی قرار می گیرند، بار الکتریکی حمل می کنند. بزرگترین مشکل استفاده از MAPbI3 در سلول‌های خورشیدی این است که وقتی در معرض گرما و رطوبت قرار می‌گیرد، خیلی سریع خراب می‌شود.

این تیم از میکروسکوپ خود برای مطالعه MAPbI3 استفاده کردند که اخیراً توجه محققان را به عنوان جایگزینی بالقوه برای سیلیکون در سلول های خورشیدی به خود جلب کرده است.

وانگ و کیم ادعا می‌کنند که دانشمندان پیش‌بینی می‌کردند که MAPbI3 زمانی که در معرض نور تراهرتز قرار می‌گیرد به عنوان یک عایق عمل کند. آنها سطح پایینی از پراکندگی نور در سراسر مواد را پیش بینی کردند، زیرا داده های به دست آمده از یک نمونه خوانشی از نحوه پراکندگی نور در هنگام قرار گرفتن مواد در معرض ارتعاشات تراهرتز است.اما چیزی که آنها کشف کردند این بود که تنوع زیادی در نور پراکنده در امتداد مرزهای دانه وجود دارد.

وانگ گفت: “ما معتقدیم که مطالعه حاضر یک ابزار میکروسکوپی قدرتمند برای تجسم، درک و کاهش بالقوه تخریب مرز دانه، تله‌های نقص و تخریب مواد را نشان می‌دهد.”

درک بهتر این مسائل ممکن است امکان توسعه دستگاه‌های فتوولتائیک مبتنی بر پروسکایت بسیار کارآمد را برای سال‌های آینده فراهم کند.