BNA þróar nýtt skammtaljósafrumuefni með að meðaltali frásogshlutfalli frá 80 prósentum

Samkvæmt erlendum fjölmiðlum fullyrtu vísindamenn í Lehigh háskólanum í Bandaríkjunum (Lehigh háskólinn) í nýlega birtri rannsóknarskýrslu að þeir hafi þróað nýtt þunnt filmu ljósafrumugleypandi efni, að sögn er meðal frásogshraði þessa efnis 80%, ytri skammtavirkni (EQE) upp á 190%.

Ytri skammtavirkni (EQE) er hlutfallið á milli fjölda rafeinda sem safnað er af PV frumu og fjölda atvika ljóseinda. Það skilgreinir getu PV frumu til að breyta ljóseindum í rafstraum. Chinedu Ekuma, einn af aðalhöfundum rannsóknarinnar, sagði í yfirlýsingu: „Í hefðbundnum ljósafrumum er mesta ytri skammtanýtingin (EQE er 100 prósent, sem táknar framleiðslu og söfnun einni rafeind fyrir hverja ljóseind ​​sem frásogast frá sólarljósi ."

Í grein sem birt var í tímaritinu Science Advances sem ber titilinn „Efnafræðilegt stillt millibandsástand atómþykkt CuxGeSe/SnS skammtaefni til notkunar á ljósvökva,“ útskýra vísindamennirnir að nýja skammtaefnið gæti verið tilvalið samsvörun fyrir milliband ljósafrumur (IBSCs) .

Slíkar ljósafhlöður hafa möguleika á að fara yfir Shockley-Quayser mörkin (SQ mörk) - hámarks fræðilega skilvirkni sem hægt er að ná með ljóssellu með einum pn mótum. Það er reiknað út með því að skoða magn raforku sem dregin er út úr hverri atviksljóseind.

Rannsakendur útskýra: "Hröð aukning í skilvirkni þessa efnis er að miklu leyti vegna einstakra "millibandsástanda" þess, sérstakra orkustiga sem staðsett eru innan rafeindabyggingar efnisins sem gera þau tilvalin fyrir ljósumbreytingu. Orkustig þessara ríkja er innan við ákjósanlega undirbandsbilið - orkusviðið þar sem efnið getur á skilvirkan hátt tekið í sig sólarljós og myndað hleðslubera."

Nýja efnið er tvívítt van der Waals (vdW) efni, sem þýðir að það hefur kristallaða plana uppbyggingu sem haldið er saman með jónatengi. Það samanstendur af misskiptri uppbyggingu germaníums (Ge), selens (Se) og tinsúlfíðs (Sns) með núllgildum kopar (Cu) atómum sett inn í efnislögin.

CuxGeSe/SnS skammtaefnið hefur milliorkubandsbil á milli 0,78 eV og 1,26 eV. Vísindamennirnir nýttu sér þetta og hönnuðu og mótuðu líkan til að líkja eftir þunnfilmu ljósafrumu með því að nota efnið sem virka lagið.

Í þessari líkan notar PV fruman indíum tinoxíð (ITO) hvarfefni, sinkoxíð (ZnO) byggt rafeindaflutningslag (ETL), CuxGeSe/SnS gleypilag og gull (Au) tengiliði. Rannsóknin yngri benti á: "Í hönnun okkar er þykkt GeSe og SnS á lotustigi staflað lóðrétt, sem stuðlar að auðveldri samþættingu blendingsbyggingarinnar með van der Waals samskiptum."

Niðurstöður líkanagerðar sýna að þessi PV fruma hefur ytri skammtavirkni (EQE) upp á 110% ~ 190%. Rannsakendur komust einnig að því að sjónvirkni ljósvakans jókst á bylgjulengdarsviðinu 600 nm til 1200 nm með því að mæla þykkt gleymans.

Í grein sinni ályktuðu rannsakendur: "Hröð viðbrögð og aukin skilvirkni þessa efnis bendir eindregið til möguleika koparinnsetts GeSe/SnS sem skammtaefnis fyrir háþróaða ljósavirkjanotkun, sem gefur nýja leið til að bæta skilvirkni ljósvakaumbreytingar. "

Þegar litið er fram á veginn segja vísindamennirnir að þeir þurfi að framkvæma nýjar rannsóknir til að finna hagnýta leið til að fella þetta nýja efni inn í PV frumur. Hins vegar benda þeir einnig á að tilraunatæknin sem notuð er til að búa til þessi efni sé þegar mjög háþróuð.