Az utahi egyetem kutatói új eredményekkel álltak elő a perovszkitok viselkedését és optikai tulajdonságait illetően. A különféle fázisátalakulásokra képes anyag szerkezete és emissziós képessége hőmérsékletfüggő, ami új lehetőségeket nyit az energiahatékony technológiák számára. A Ruddlesden-Popper típusú réteges fém-halogenid perovszkit különösen ígéretesnek bizonyult a fénykibocsátó diódák, a napelemek és a hőenergia-tárolás területén – írta meg az Interesting Engineering.
A perovszkitok különleges felépítése – szerves és szervetlen rétegek váltakozása – lehetővé teszi, hogy az anyag szerkezete hő hatására módosuljon. A szerves rétegek bizonyos hőmérsékleten „megolvadnak”, azaz rendezetlenebbé válnak, és ez hatással van a szervetlen rétegekre is.
„Vannak ezek a szinte zsíros láncok, amelyek valamilyen módon összekristályosodnak. Ha eléri egy bizonyos hőmérsékletet, azok lényegében megolvadnak és rendezetlenebbé válnak” – magyarázta Connor Bischak adjunktus, a kutatás vezetője, majd folytatta: „Az olvadási folyamat befolyásolja a szervetlen komponens szerkezetét, amely szabályozza, hogy mennyi fény bocsát ki az anyag és milyen hullámhosszon.”
A vékony perovszkitok esetében ezek a szerkezeti változások finom optikai hangolást tesznek lehetővé, például a kibocsátott fény színének módosítását az ultraibolya és az infravörös tartomány között.
A szerkezeti változások finom optikai hangolást tesznek lehetővé, például a kibocsátott fény színének módosítását. (Fotó: University of Utah)
A kutatás során alkalmazott spektroszkópiai és röntgendiffrakciós vizsgálatok kimutatták, hogy a fázisátmenetek közvetlenül befolyásolják a kibocsátási spektrumot. Ez dinamikus szabályozást tesz lehetővé a fénykibocsátásban és elnyelésben, ami különösen értékes lehet napelemek és egyéb optoelektronikai eszközök esetén.
„Összességében eredményeink rávilágítanak arra, hogy a fázisátmenetek során bekövetkező szerkezeti változások hogyan befolyásolják a 2D perovszkitok optoelektronikai tulajdonságait” – áll a kutatók által a Matter folyóiratban közzétett tanulmányban.
A perovszkitok különösen ígéretes alternatívái lehetnek a jelenleg domináns szilícium-alapú napelemeknek. A kutatók kiemelik, hogy míg a szilícium energiaigényes gyártása és az ellátási problémák korlátokat szabnak, addig a perovszkitok oldatban feldolgozhatók.
„Ez azt jelenti, hogy alapvetően az összes előanyagot feloldjuk egy oldószerben, majd szinte úgy készíthetjük el a napelemet, mintha tintával nyomtatnánk. Ezzel olyan hatékony napelem-anyagot állítunk elő, amely jobb, mint a szilícium” – mondta Bischak.
A tanulmány szerzői szerint a perovszkitok tulajdonságainak molekuláris szintű szabályozhatósága, könnyű előállíthatósága és alkalmazkodóképessége kivételes lehetőségeket kínál. A kutatás új utat mutat a rugalmas, fenntartható és széles körben alkalmazható megújuló energiaforrások fejlesztéséhez.
Kiemelt kép: Pixabay
Devenyi Dalma
