کشف یک ماده نو برای سلول های خورشیدی با میکروسکوپ جدید
با فناوری: دانشمندان با کشف یک ماده جدید بالقوه برای ساخت سلول های خورشیدی با بهره گیری از نوع جدیدی از یک میکروسکوپ، احتمالاً به جایگزینی سیلیکون در سلول های خورشیدی نزدیکتر شده اند.
به گزارش با فناوری به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، یک روش شناسایی جدید که توسط گروهی از پژوهشگران در لابراتوار ملی ایمز (Ames National Laboratory) در وزارت انرژی آمریکا ابداع شده، پنجره ای نادر به مواد جایگزین بالقوه برای سلول های خورشیدی فراهم نموده است.
جیگانگ وانگ، دانشمند ارشد لابراتوار ایمز و گروهش یک میکروسکوپ ساخته اند که از امواج تراهرتز برای جمع آوری اطلاعات در مورد نمونه های مواد استفاده می نماید. سپس پژوهشگران با بهره گیری 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 نمودند.
قدرت تراهرتز
ریچارد کیم، دانشمند لابراتوار ایمز، دو خاصیت را که میکروسکوپ کاوشگر پویشی جدید را متمایز می کند، تشریح نمود.
این میکروسکوپ ابتدا اطلاعات مواد را با بهره گیری از فرکانس های الکترومغناطیسی در محدوده تراهرتز جمع آوری می کند. این محدوده فرکانسی که میان فرکانس های فروسرخ و مایکروویو است، بطور قابل توجهی پایین تر از طیف نور مرئی است. سپس یک نوک فلزی تیز که نور تراهرتز را دریافت می کند، توانایی این میکروسکوپ را برای مشاهده اجسام در مقیاس نانو می افزاید.
میکروسکوپ های کاوشگر پویشی (Scanning probe microscopy) از یک کاوشگر یا پراب (probe) که روی نمونه حرکت می کند، جهت بررسی سطح نمونه ها استفاده می نمایند. با بهره گیری از این میکروسکوپ ها علاوه بر توپوگرافی سطح، می توان راجع به اصطکاک، مغناطش، خواص حرارتی و الاستیسیته ی سطح نیز اطلاعاتی بدست آورد که با بهره گیری از روش های دیگر قابل دستیابی نیستند.
در این میکروسکوپ، نوک یک پراب سالم و ایده آل، بسیار تیز است، بطوریکه در نوک آن تنها یک اتم جای می گیرد. بدین سبب از حساسیت بسیار بالایی برخوردارست و به سبب ابعاد بسیار کوچک خود می تواند در حد نانومتر، کوچکترین پستی یا بلندی ها را در سطح نمونه بررسی نماید و با بهره گیری از تجهیزات و نرم افزارهای موجود در دستگاه، داده های بدست آمده را بصورت تصویر بر نمایشگر نمایش دهد. خیلی از میکروسکوپ های کاوشگر پویشی می توانند تعداد زیادی از تصاویر را همزمان بگیرند.
کیم می گوید: بطور معمول، اگر موج نوری داشته باشید، نمی توانید چیزهایی کوچکتر از طول موج نوری را که استفاده می کنید، ببینید و برای این نور تراهرتز، طول موج حدود یک میلی متر است، بدین سبب بسیار بزرگ است. اما در اینجا ما از این نوک فلزی تیز استفاده کردیم که تا شعاع 20 نانومتری تیز شده است و 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 رساناها یا نیمه هادی ها هستند که وقتی در معرض نور مرئی قرار می گیرند، یک دفعه الکتریکی حمل می کنند. بزرگترین مشکل در استفاده از MAPbI3 در سلول های خورشیدی این است که وقتی در معرض گرما و رطوبت قرار می گیرد، به سرعت تخریب می شود.
این گروه از میکروسکوپ خود برای مطالعه MAPbI3 بهره برد که بتازگی توجه پژوهشگران را به عنوان جایگزینی بالقوه برای سیلیکون در سلول های خورشیدی به خود جلب کرده است.
یک ابزار میکروسکوپ قدرتمند برای دستگاه های فتوولتائیک مبتنی بر پروسکایت بسیار کارآمد
وانگ و کیم ادعا می کنند که دانشمندان پیش بینی کرده اند که MAPbI3 زمانی که در معرض نور تراهرتز قرار می گیرد به عنوان یک عایق عمل کند. آنها سطح پایینی از پراکندگی نور در سراسر مواد را پیش بینی کرده اند، برای اینکه داده های به دست آمده از یک نمونه از نحوه پراکندگی نور در هنگام قرار گرفتن مواد در معرض ارتعاشات تراهرتز مطلوب بوده است. اما چیزی که آنها کشف کردند این بود که تنوع زیادی در نور پراکنده در امتداد مرزهای ذره وجود دارد.
وانگ می گوید: معتقدیم که مطالعه حاضر، یک ابزار میکروسکوپی قدرتمند را برای تجسم، درک و کاهش بالقوه تخریب مرز ذره، تله های نقص (defect traps) و تخریب مواد نشان میدهد و درک بهتر این مسائل ممکنست امکان توسعه دستگاه های فتوولتائیک بسیار کارآمد مبتنی بر پروسکایت را برای سال های آتی فراهم آورد.
نتایج این پژوهش در مجله ACS Photonics انتشار یافته است.
منبع: با فناوری
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب