Šaltinis: news.mit
MIT tyrėjai patobulino skaidrią, laidžią dangos medžiagą ir padidino jos elektros laidumą dešimteriopai. Įtraukta į didelio efektyvumo saulės elementų tipą, medžiaga padidino elemento efektyvumą ir stabilumą.
Apie naujus atradimus šiandien pranešama žurnale „Science Advances“, MIT pašnekovo Meysamo Heydari Gharahcheshmeh, profesorių Kareno Gleasono ir Jing Kongo bei dar trijų asmenų publikacijoje.
„Tikslas yra surasti medžiagą, kuri būtų elektrai laidi ir skaidri. Indijos titano oksido, žinomo kaip ITO, atžvilgiu, tačiau ši medžiaga yra gana trapi ir po naudojimo gali įtrūkti, sako ji.
Gleason ir jos tyrėjai prieš dvejus metus patobulino lanksčios, skaidrios, laidžios medžiagos versiją ir paskelbė išvadas, tačiau ši medžiaga vis tiek labai atitiko ITO aukšto optinio skaidrumo ir elektros laidumo derinį. Nauja, daugiau užsakyta medžiaga, jos teigimu, yra daugiau nei 10 kartų geresnė nei ankstesnė versija.
Bendras skaidrumas ir laidumas matuojami „Siemens“ vienetais centimetre. ITO svyruoja nuo 6000 iki 10 000 ir nors niekas nesitikėjo, kad nauja medžiaga atitiks tuos skaičius, tyrimo tikslas buvo rasti medžiagą, kurios vertė galėtų siekti bent 35. Ankstesnis leidinys viršijo šią medžiagą, parodydamas 50 , ir naujoji medžiaga greitai šoktelėjo, todėl laikrodis siekia 3000; komanda vis dar tobulina procesą, kad tai padidintų.
Aukšto efektyvumo, lanksti medžiaga, organinis polimeras, žinomas kaip PEDOT, yra dedamas į ultra ploną kelių nanometrų storio sluoksnį, naudojant procesą, vadinamą oksidaciniu cheminiu garų nusodinimu (oCVD). Dėl šio proceso susidaro sluoksnis, kuriame mažų kristalų, iš kurių susidaro polimeras, struktūra yra puikiai suderinta horizontaliai, suteikiant medžiagai aukštą laidumą. Be to, oCVD metodas gali sumažinti kristalitų kaupimosi atstumą tarp polimerų grandinių, o tai taip pat padidina elektros laidumą.
Norėdami parodyti galimą medžiagos naudingumą, komanda į perovskito pagrindu pagamintą saulės elementą įtraukė labai suderinto PEDOT sluoksnį. Tokios ląstelės yra laikomos labai perspektyviomis silicio alternatyvomis dėl jų aukšto efektyvumo ir lengvo pagaminimo, tačiau jų trūkumas yra pagrindinis trūkumas. Su naujuoju oCVD suderintu PEDOT perovskito efektyvumas pagerėjo, o jo stabilumas padvigubėjo.
Pradiniuose bandymuose oCVD sluoksnis buvo dedamas ant substratų, kurių skersmuo buvo 6 coliai, tačiau šį procesą buvo galima tiesiogiai pritaikyti didelio masto pramoninio masto gamybos iš ritinių gamybos procesui, sako Heydari Gharahcheshmeh. „Dabar jį lengva pritaikyti pramoniniam naudojimui“, - sako jis. Tai palengvina tai, kad dangą galima apdoroti esant 140 laipsnių Celsijaus - daug žemesnei temperatūrai, nei reikalauja alternatyvios medžiagos.
„OCVD PEDOT“ yra lengvas, vieno žingsnio procesas, leidžiantis tiesiogiai nusėsti ant plastikinių pagrindų, kaip pageidaujama lanksčioms saulės baterijoms ir ekranams. Priešingai, agresyvios daugelio kitų skaidrių laidžių medžiagų augimo sąlygos reikalauja pirminio nusodinimo ant kitokio, tvirtesnio pagrindo, o po to - sudėtingi procesai, skirti sluoksniui nuimti ir perkelti į plastiką.
Kadangi medžiaga yra pagaminta sauso garų nusodinimo būdu, gaunami ploni sluoksniai gali sekti net ir pačius smulkiausius paviršiaus kontūrus, padengti juos tolygiai, o tai gali būti naudinga kai kuriais atvejais. Pvz., Jis gali būti padengtas audiniu ir padengti kiekvienu pluoštu, bet vis tiek leisti audiniui kvėpuoti.
Komanda vis dar turi parodyti sistemą didesniu mastu ir įrodyti jos stabilumą ilgesnį laiką ir skirtingomis sąlygomis, todėl tyrimai tęsiami. Tačiau „šiam judėjimui į priekį nėra jokių techninių kliūčių. Tikrai svarbu, kas investuos, kad patektų į rinką “, - sako Gleasonas.
Tyrimo komandą sudarė MIT postdocs Mohammad Mahdi Tavakoli ir Maxwell Robinson bei tyrimų filialas Edward Gleason. Darbą rėmė „Eni SpA“ pagal „Eni-MIT“ aljanso Saulės sienų programą.