Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Lansekap cacat ionik pada sel surya perovskit terungkap – ScienceDaily


Kelompok perovskit halida logam yang disebut sebagai bahan telah merevolusi bidang fotovoltaik dalam beberapa tahun terakhir. Secara umum, perovskit halida logam adalah bahan kristal yang mengikuti struktur ABX3, dengan komposisi yang bervariasi. Di sini, A, B, dan X dapat mewakili kombinasi ion organik dan anorganik yang berbeda. Bahan-bahan ini memiliki sejumlah sifat yang ideal untuk digunakan dalam sel surya dan dapat membantu membuat perangkat optoelektronik seperti laser, dioda pemancar cahaya (LED), atau detektor foto jauh lebih efisien. Berkenaan dengan pengembangan teknologi hemat sumber daya dan energi, relevansi penelitian tentang bahan-bahan ini sangat tinggi.

Sifat menguntungkan dari perovskit halida logam termasuk kapasitas pemanenan cahayanya yang tinggi dan kemampuannya yang luar biasa untuk secara efisien mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Fitur khusus lainnya dari bahan-bahan ini adalah bahwa pembawa muatan dan ion bergerak di dalamnya. Sementara pengangkutan pembawa muatan adalah proses mendasar yang diperlukan untuk operasi fotovoltaik dari sel surya, cacat ionik dan pengangkutan ion seringkali memiliki konsekuensi yang tidak diinginkan pada kinerja perangkat ini. Terlepas dari kemajuan yang signifikan dalam bidang penelitian ini, banyak pertanyaan mengenai fisika ion dalam bahan perovskit tetap terbuka.

Dalam perjalanan menuju pemahaman yang lebih baik tentang struktur ini, Universitas Teknik Chemnitz dan Dresden kini telah mengambil langkah maju yang besar. Dalam penyelidikan bersama oleh kelompok penelitian di sekitar Prof.Dr.Yana Vaynzof (Ketua Emerging Electronic Technologies di Institute of Applied Physics and Center for Advancing Electronics Dresden – cfaed, TU Dresden) dan Prof.Dr.Carsten Deibel (Optics and Photonics of Condensed Matter, Chemnitz University of Technology) di bawah kepemimpinan Chemnitz University of Technology, kedua tim menemukan lanskap cacat ionik pada perovskit halida logam. Mereka mampu mengidentifikasi sifat esensial ion yang menyusun bahan-bahan ini. Migrasi ion menyebabkan adanya cacat pada material, yang berdampak negatif pada efisiensi dan stabilitas sel surya perovskit. Kelompok kerja menemukan bahwa gerakan semua ion yang diamati, terlepas dari sifatnya yang berbeda (seperti muatan positif atau negatif), mengikuti mekanisme transpor umum dan juga memungkinkan penetapan cacat dan ion. Ini dikenal sebagai aturan Meyer-Neldel. Hasilnya dipublikasikan di jurnal Komunikasi Alam.

“Memeriksa lanskap cacat ion dari bahan perovskit bukanlah tugas yang mudah,” kata Sebastian Reichert, asisten peneliti di Ketua Optik dan Fotonik Materi Terkondensasi di Universitas Teknologi Chemnitz dan penulis utama publikasi tersebut. “Kami perlu melakukan karakterisasi spektroskopi ekstensif pada sampel perovskit di mana cacat sengaja diperkenalkan dan jenis serta kepadatannya secara bertahap disetel. Oleh karena itu, keahlian kedua tim sangat berharga,” jelas Reichert.

Memperjelas mekanisme transportasi dasar

“Salah satu hasil terpenting dari studi kami adalah interaksi yang rumit antara lanskap ionik dan elektronik dalam bahan perovskit,” tambah Prof. Vaynzof, “Dengan mengubah kepadatan berbagai cacat ionik dalam bahan perovskit, kami mengamati bahwa dalam potensi dan tegangan sirkuit terbuka perangkat terpengaruh. ” Ini menyoroti bahwa rekayasa cacat adalah alat yang ampuh untuk meningkatkan kinerja sel surya perovskite di luar yang canggih.

Studi bersama juga menemukan bahwa semua cacat ionik memenuhi apa yang disebut aturan Meyer-Neldel. “Ini sangat menarik karena mengungkap informasi mendasar tentang proses hopping ion di perovskit,” kata Prof. Deibel. “Saat ini kami memiliki dua hipotesis mengenai asal mula observasi ini dan kami berencana untuk menyelidikinya dalam penelitian kami selanjutnya.”

Latar belakang: Kerja sama Chemnitz dan Dresden dalam SPP 2196 DFG

Kelompok penelitian Carsten Deibel memimpin di bidang impedansi dan spektroskopi transien tingkat dalam, metode yang ampuh untuk penyelidikan cacat pada bahan semikonduktor. Kelompok Yana Vaynzof mengembangkan metode untuk mempengaruhi dan mengontrol jenis dan kepadatan cacat pada bahan perovskit dengan sengaja memodifikasi stoikiometri larutan tempat mereka disimpan. Bahan-bahan ini kemudian digunakan untuk menghasilkan sel surya sehingga karakterisasi spektroskopi mereka dapat langsung dikorelasikan dengan kinerja fotovoltaiknya.

Kedua tim sedang mengerjakan proyek bersama mereka Perovskite Defects: Physics, Evolution and Stability (PERFECT PVs) sebagai bagian dari Program Prioritas (SPP) German Research Foundation (DFG) 2196 Perovskite Semiconductors: From Fundamental Properties to Application.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Teknik Dresden. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney