အလွန်ပါးလွှာသော ဆိုလာဆဲလ်များ။

အလွန်ပါးလွှာသော ဆိုလာဆဲလ်များ။

အလွန်ပါးလွှာသော ဆိုလာဆဲလ်များကို မြှင့်တင်ပေးသည်- 2D perovskite ဒြပ်ပေါင်းများသည် ကြီးမားသောထုတ်ကုန်များကို စိန်ခေါ်ရန် သင့်လျော်သောပစ္စည်းများရှိသည်။

ဆန်တက္ကသိုလ်မှ အင်ဂျင်နီယာများသည် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာ ပါရော့စကိတ်များဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည့် အနုမြူစွမ်းအင်သုံး ဆိုလာဆဲလ်များကို ဒီဇိုင်းထုတ်ရာတွင် စံသတ်မှတ်ချက်အသစ်များကို ရရှိခဲ့ပြီး ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ကာ သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိအောင် ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ခဲ့သည်။

Rice University ၏ George R Brown School of Engineering ၏ Aditya Mohite ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် နေရောင်ခြည်သည် နှစ်ဖက်မြင် perovskite တွင် အက်တမ်အလွှာများကြားရှိ နေရာလွတ်များကို ကျဉ်းမြောင်းစေကာ ပစ္စည်း၏ photovoltaic ထိရောက်မှုကို 18% အထိ တိုးမြှင့်ပေးနိုင်လောက်အောင် မကြာခဏ တိုးတက်နေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ . နယ်ပယ်တွင် အံ့မခန်း ခုန်ပျံကျော်လွှားမှု အောင်မြင်ပြီး ရာခိုင်နှုန်းများဖြင့် တိုင်းတာသည်။

"၁၀ နှစ်အတွင်း perovskite ၏စွမ်းဆောင်ရည်သည် ၃% မှ ၂၅% ကျော်အထိမြင့်တက်လာသည်" ဟု Mohite မှပြောကြားခဲ့သည်။ "အခြားသော semiconductors များ အောင်မြင်ရန် နှစ် 10 ခန့် အချိန်ယူရပါလိမ့်မည်။ ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့ အလွန်စိတ်လှုပ်ရှားမိပါသည်။"

Perovskite သည် ကုဗရာဇ်ကွက်များပါရှိသော ဒြပ်ပေါင်းဖြစ်ပြီး ထိရောက်သောအလင်းစုဆောင်းသူဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ အလားအလာကို နှစ်ပေါင်းများစွာ သိထားပြီးဖြစ်သော်လည်း ၎င်းတို့တွင် ပြဿနာတစ်ခုရှိသည်- ၎င်းတို့သည် နေရောင်ခြည်ကို စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သော်လည်း နေရောင်ခြည်နှင့် အစိုဓာတ်သည် ၎င်းတို့အား ယုတ်လျော့သွားစေနိုင်သည်။

"ဆိုလာဆဲလ်နည်းပညာသည် နှစ်ပေါင်း 20 မှ 25 နှစ်အထိ ကြာမြင့်မည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်" ဟု ဓာတုနှင့် ဇီဝမော်လီကျူး အင်ဂျင်နီယာနှင့် ပစ္စည်းများ သိပ္ပံနှင့် နာနိုအင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ တွဲဖက်ပါမောက္ခ Mohite က ပြောကြားခဲ့သည်။ "ကျွန်ုပ်တို့သည် နှစ်ပေါင်းများစွာ အလုပ်လုပ်ခဲ့ပြီး အလွန်ထိရောက်သော်လည်း တည်ငြိမ်မှုမရှိသော ကြီးမားသော perovskites ကို ဆက်လက်အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့် နှစ်ဖက်မြင် perovskites များသည် ကောင်းမွန်သောတည်ငြိမ်မှုရှိသော်လည်း ခေါင်မိုးပေါ်တွင်တင်ရန် လုံလောက်သော ထိရောက်မှု မရှိပေ။

"အကြီးမားဆုံးပြဿနာမှာ တည်ငြိမ်မှုကို အလျှော့မပေးဘဲ ထိရောက်စွာ ဆောင်ရွက်နိုင်ရန်ဖြစ်သည်။"
ဆန်အင်ဂျင်နီယာများနှင့် Purdue တက္ကသိုလ်နှင့် Northwestern University၊ Los Alamos၊ Argonne နှင့် Brookhaven တို့မှ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်သည့် US Department of Energy National Laboratory နှင့် ပြင်သစ်နိုင်ငံ Rennes ရှိ အီလက်ထရွန်းနစ်နှင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်နည်းပညာသိပ္ပံ (INSA) တို့ နှင့် ၎င်းတို့၏ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်သူများ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ အချို့သော နှစ်ဘက်မြင် perovskite များသည် နေရောင်ခြည်သည် အက်တမ်များကြားရှိ နေရာကို ထိရောက်စွာ ကျုံ့စေပြီး ၎င်းတို့၏ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို သယ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို တိုးစေသည်။

"ပစ္စည်းကို မီးလောင်တဲ့အခါ၊ ရေမြှုပ်တစ်ခုလို ညှစ်ပြီး အဲဒီလမ်းကြောင်းအတိုင်း အားသွင်းလွှဲပြောင်းမှုကို မြှင့်တင်ဖို့အတွက် အလွှာတွေကို စုစည်းပြီး အလွှာတွေကို စုစည်းထားတာကို တွေ့ရှိရပါတယ်" ဟု Mocht မှ ပြောကြားခဲ့သည်။ ထိပ်ပေါ်တွင် အိုင်အိုဒိုက်နှင့် အောက်ခြေရှိ ခဲများကြားတွင် အော်ဂဲနစ် အိုင်အိုဒင်းအလွှာတစ်ခု ထားရှိခြင်းသည် အလွှာများကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ကြောင်း သုတေသီများက တွေ့ရှိခဲ့သည်။

"ဒီအလုပ်က အပြုသဘောဆောင်တဲ့ အလွှာတစ်ခုက နောက်တစ်ခုက အပြုသဘောဆောင်တဲ့ လျှပ်စီးကြောင်းတွေနဲ့ quasiparticles တွေကို လေ့လာရာမှာ အလွန်အရေးပါပါတယ်၊ ပြီးတော့ အနုတ်ဓာတ်က နောက်တစ်ဖက်မှာ ရှိပြီး အချင်းချင်း စကားပြောနိုင်တယ်၊" ဟု Mocht က ပြောကြားခဲ့သည်။ “ဒါတွေကို excitons လို့ခေါ်ပြီး သူတို့မှာ ထူးခြားတဲ့ ဂုဏ်သတ္တိတွေ ရှိနိုင်ပါတယ်။

"ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် 2D အကူးအပြောင်းသတ္တု dichalcogenides ကဲ့သို့သော ရှုပ်ထွေးသော heterostructure များကို မဖန်တီးဘဲ ဤအခြေခံအလင်း-ဒြပ်တုံ့ပြန်မှုများကို နားလည်ပြီး ချိန်ညှိနိုင်စေသည်" ဟု ၎င်းက ပြောကြားခဲ့သည်။

ပြင်သစ်ရှိ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် ကွန်ပြူတာပုံစံဖြင့် စမ်းသပ်မှုကို အတည်ပြုခဲ့သည်။ INSA မှ ရူပဗေဒပါမောက္ခ Jacky Even က "ဒီသုတေသနမှာ အဆင့်မြင့်ဆုံး ab initio simulation နည်းပညာ၊ အကြီးစား national synchrotron အဆောက်အဦတွေသုံးပြီး ပစ္စည်းသုတေသနနဲ့ လည်ပတ်နေတဲ့ ဆိုလာဆဲလ်တွေရဲ့ in-site characterization ကို ပေါင်းစပ်ဖို့ ထူးခြားတဲ့အခွင့်အရေးကို ပေးစွမ်းပါတယ်။ ." "ဒီစာရွက်က perovskite ပစ္စည်းထဲမှာ အားသွင်းလျှပ်စီးကြောင်း ရုတ်တရက် စိမ့်စိမ့်ဝင်သွားတဲ့ ဖြစ်စဉ်ကို ပထမဆုံးအကြိမ် ဖော်ပြပါတယ်။"

ရလဒ်နှစ်ခုစလုံးသည် နေရောင်ခြည်ပြင်းထန်မှုတွင် နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်သုံး စက်ကို 10 မိနစ်ကြာ ထိတွေ့ပြီးနောက်၊ နှစ်ဖက်မြင် perovskite သည် ၎င်း၏အရှည်တစ်လျှောက် 0.4% နှင့် အပေါ်မှအောက်ခြေသို့ 1% ခန့် ကျုံ့သွားကြောင်းပြသသည်။ နေရောင်ခြည်ပြင်းပြင်း ၅ ချက်အောက် ၁ မိနစ်အတွင်း အကျိုးသက်ရောက်မှုကို သက်သေပြနိုင်ခဲ့သည်။

"အဲဒါက သိပ်ပြီးပုံမပေါက်ပါဘူး၊ ဒါပေမယ့် ကွက်လပ်အကွာအဝေးရဲ့ 1% ကျုံ့သွားတာက အီလက်ထရွန်စီးဆင်းမှုကို သိသိသာသာ တိုးလာစေမှာပါ" ဟု Rice မှ ဘွဲ့ရကျောင်းသားနှင့် တွဲဖက်ခေါင်းဆောင်ဖြစ်သူ Li Wenbin က ပြောကြားခဲ့သည်။ "ကျွန်ုပ်တို့၏ သုတေသနပြုချက်များအရ ပစ္စည်းများ၏ အီလက်ထရွန်းနစ် သယ်ဆောင်မှုသည် သုံးဆတိုးလာကြောင်း ပြသပါသည်။"

တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ သလင်းကျောက်၏သဘောသဘာဝသည် 80 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် (176 ဒီဂရီဖာရင်ဟိုက်) အထိအပူရှိသောအခါတွင်ပင် ပစ္စည်းပျက်စီးခြင်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေသည်။ မီးပိတ်လိုက်သည်နှင့် ရာဇမတ်ကွက်များသည် ၎င်း၏စံပုံစံပုံစံသို့ လျင်မြန်စွာပြေလျော့သွားကြောင်း သုတေသီများက တွေ့ရှိခဲ့သည်။

"2D perovskites ၏ အဓိကဆွဲဆောင်မှုတစ်ခုမှာ ၎င်းတို့တွင် စိုထိုင်းဆအတားအဆီးများအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည့် အော်ဂဲနစ်အက်တမ်များ ရှိတတ်သည်၊ အပူတည်ငြိမ်ပြီး အိုင်းယွန်းရွှေ့ပြောင်းမှုပြဿနာများကို ဖြေရှင်းနိုင်သည်" ဟု ဘွဲ့ရကျောင်းသားနှင့် တွဲဖက်ခေါင်းဆောင် စာရေးဆရာ Siraj Sidhik က ပြောကြားခဲ့သည်။ "3D perovskites များသည် အပူနှင့် အလင်းမတည်မငြိမ်ဖြစ်ရန် အလားအလာများသောကြောင့် သုတေသီများသည် ကြီးမားသော perovskites များ၏ထိပ်တွင် 2D အလွှာများကို နှစ်ခုလုံးကို အကောင်းဆုံးအသုံးချနိုင်မလားဟု သုတေသီများက စတင်ခဲ့ကြသည်။

"ကျွန်ုပ်တို့ထင်တာက 2D ကိုပြောင်းပြီး ထိရောက်အောင် လုပ်လိုက်ကြရအောင်" ဟု ၎င်းက ပြောသည်။

ပစ္စည်းများ၏ ကျုံ့သွားမှုကို စောင့်ကြည့်လေ့လာရန် အဖွဲ့သည် US Department of Energy (DOE) Office of Science ၏ အသုံးပြုသူ အဆောက်အဦ နှစ်ခု- the National Synchrotron Light Source II of the Brookhaven National Laboratory of the US Energy Department နှင့် Advanced State Laboratory of the National Synchrotron Light Source II အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန၏ Argonne အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း။ Photon အရင်းအမြစ် (APS) ဓာတ်ခွဲခန်း။

Argonne ရူပဗေဒပညာရှင် Joe Strzalka သည် စက္ကူ၏တွဲဖက်ရေးသားသူဖြစ်ပြီး APS ၏ အလွန်တောက်ပသော X-rays များကို အသုံးပြု၍ ပစ္စည်းများ၏ တည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာပြောင်းလဲမှုများကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ ဖမ်းယူရရှိနိုင်ပါသည်။ APS beamline ၏ 8-ID-E မှ ထိလွယ်ရှလွယ် ကိရိယာသည် ပုံမှန်လည်ပတ်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် စက်ကိရိယာမှ ထိန်းချုပ်ထားသော အပူချိန် သို့မဟုတ် ပတ်ဝန်းကျင်တွင် အပြောင်းအလဲများကြုံလာသောအခါတွင် "လုပ်ငန်းဆောင်ရွက်မှုဆိုင်ရာ" လေ့လာမှုများကို ပြုလုပ်နိုင်စေပါသည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ Strzalka နှင့် သူ၏လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် အပူချိန်ကို ထိန်းထားနိုင်စဉ်တွင် နေရောင်ခြည်တွင် ဓါတ်ပြုနိုင်သော ဓာတ်ပစ္စည်းများကို အသွင်တူသည့် နေရောင်ခြည်ဖြင့် ထိတွေ့ကာ အက်တမ်အဆင့်တွင် သေးငယ်သော ကျုံ့သွားမှုများကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။

ထိန်းချုပ်စမ်းသပ်မှုတစ်ခုအနေဖြင့် Strzalka နှင့် သူ၏တွဲဖက်စာရေးဆရာများက အခန်းကို မှောင်မိုက်နေအောင်ထားကာ အပူချိန်ကို တိုးလာစေကာ ဆန့်ကျင်ဘက်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်—ပစ္စည်းချဲ့ထွင်မှု။ ယင်းက အလင်းကိုယ်တိုင်က ထုတ်လွှတ်သည့် အပူမဟုတ်ဘဲ အသွင်ပြောင်းမှုကို ဖြစ်စေသည်ဟု ညွှန်ပြသည်။

"ထိုကဲ့သို့သောပြောင်းလဲမှုများအတွက်၊ သုတေသနပြုရန်အရေးကြီးသည်" ဟု Strzalka မှပြောကြားခဲ့သည်။ "မင်းစက်ပြင်ဆရာက မင်းရဲ့အင်ဂျင်ကို လည်ပတ်စေချင်သလိုပဲ၊ ငါတို့က ဒီအဖြစ်ပြောင်းလဲခြင်းရဲ့ ဗီဒီယိုကို လျှပ်တစ်ပြက်တစ်ပုံတည်းတင်မဟုတ်ဘဲ၊ APS လိုမျိုး Facilities တွေက ကျွန်တော်တို့ကို လုပ်ခွင့်ပေးပါတယ်။"

Strzalka မှ APS သည် ၎င်း၏ X-rays များ၏ တောက်ပမှုကို အဆ 500 အထိ တိုးမြင့်လာစေရန် သိသာထင်ရှားသော အဆင့်မြှင့်တင်မှုကို လုပ်ဆောင်နေကြောင်း Strzalka မှ ထောက်ပြခဲ့သည်။ ပြီးမြောက်သောအခါတွင် ပိုမိုတောက်ပသောအလင်းတန်းများနှင့် ပိုမိုမြန်ဆန်သော၊ ပြတ်သားသော detectors များသည် သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ ဤပြောင်းလဲမှုများကို ပိုမိုအာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိသော ထောက်လှမ်းနိုင်စွမ်းကို တိုးမြင့်စေမည်ဖြစ်ကြောင်း ၎င်းက ပြောကြားခဲ့သည်။

၎င်းသည် စပါးအသင်းအား ပိုမိုကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်အတွက် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာကို ချိန်ညှိရာတွင် ကူညီပေးနိုင်ပါသည်။ "ကျွန်ုပ်တို့သည် 20% ထက်ပိုမိုထိရောက်မှုရရှိရန် cations နှင့် interface များကိုဒီဇိုင်းထုတ်နေသည်" ဟု Sidhik မှပြောကြားခဲ့သည်။ "၎င်းသည် perovskite နယ်ပယ်ရှိ အရာအားလုံးကို ပြောင်းလဲစေလိမ့်မည်ဖြစ်သောကြောင့် လူများသည် 2D perovskite/silicon နှင့် 2D/2D perovskite စီးရီးများအတွက် 3D perovskite ကို စတင်အသုံးပြုလာကြလိမ့်မည်ဖြစ်သောကြောင့်၊ ၎င်းသည် ထိရောက်မှု 30% နီးပါးကို ဆောင်ကြဉ်းပေးမည်ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်း၏ စီးပွားဖြစ်ရောင်းချမှုသည် ဆွဲဆောင်မှုရှိစေမည်ဖြစ်သည်။"