کشف یک ماده نو برای سلول های خورشیدی با میکروسکوپ جدید
به گزارش دیجیتالر، دانشمندان با کشف یک ماده جدید بالقوه برای ساخت سلول های خورشیدی با استفاده از نوع جدیدی از یک میکروسکوپ، احیانا به جایگزینی سیلیکون در سلول های خورشیدی نزدیکتر شده اند.
به گزارش دیجیتالر 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 استفاده از میکروسکوپ خود، پروسکایت متیل آمونیوم سرب یدید (MAPbI3) را بعنوان ماده ای که در نهایت می تواند جایگزین سیلیکون در سلول های خورشیدی شود، شناسایی نمودند.
قدرت تراهرتز
ریچارد کیم، دانشمند لابراتوار ایمز، دو خصوصیت را که میکروسکوپ کاوشگر پویشی جدید را متمایز می کند، شرح داد.
این میکروسکوپ ابتدا اطلاعات مواد را با استفاده از فرکانس های الکترومغناطیسی در محدوده تراهرتز جمع آوری می کند. این محدوده فرکانسی که مابین فرکانس های فروسرخ و مایکروویو است، به صورت 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 بالا می برد.
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 استفاده از این میکروسکوپ ها علاوه بر توپوگرافی سطح، میتوان راجع به اصطکاک، مغناطش، خواص حرارتی و الاستیسیته ی سطح هم اطلاعاتی بدست آورد که با استفاده از روش های دیگر قابل دستیابی نیستند.
در این میکروسکوپ، نوک یک پراب سالم و ایده آل، بسیار تیز است، به صورتی که در نوک آن تنها یک اتم جای می گیرد. ازاین رو از حساسیت بسیار بالایی برخوردار می باشد و به علت ابعاد بسیار کوچک خود می تواند در حد نانومتر، کوچکترین پستی یا بلندی ها را در سطح نمونه بررسی نماید و با استفاده از تجهیزات و نرم افزارهای موجود در دستگاه، داده های بدست آمده را به صورت تصویر بر نمایشگر نمایش دهد. خیلی از میکروسکوپ های کاوشگر پویشی می توانند تعداد زیادی از تصاویر را همزمان بگیرند.
کیم می گوید: به صورت 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، ازاین رو بسیار بزرگ است. اما در اینجا ما از این نوک فلزی تیز استفاده کردیم که تا شعاع 20 نانومتری تیز شده است و بعنوان 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 مرتبه الکتریکی حمل می کنند. بزرگترین مشکل در استفاده از MAPbI3 در سلول های خورشیدی اینست 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 اخیرا توجه پژوهشگران را بعنوان جایگزینی بالقوه برای سیلیکون در سلول های خورشیدی به خود جلب کرده است.
یک ابزار میکروسکوپ قدرتمند برای دستگاههای فتوولتائیک مبتنی بر پروسکایت بسیار کارآمد
وانگ و کیم ادعا می کنند که دانشمندان پیشبینی کرده اند که MAPbI3 زمانی که در معرض نور تراهرتز قرار می گیرد بعنوان یک عایق عمل کند. آنها سطح پایینی از پراکندگی نور در سرتاسر مواد را پیشبینی کرده اند، چونکه 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 داده است و درک بهتر این مسائل امکان دارد امکان توسعه دستگاههای فتوولتائیک بسیار کارآمد مبتنی بر پروسکایت را برای سالهای آینده فراهم آورد.
نتایج این پژوهش در مجله ACS Photonics انتشار یافته است.
منبع: digitaler.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب