Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики впервые целостно объяснили эффективность перовскитных солнечных батарей
Ученые не полностью понимали, как насыщенные дефектами перовскиты могут соревноваться по эффективности с предельно точно сконструированным кремнием. Оказалось, сети дефектов работают не как ловушки, а как магистрали.
Солнечные панели и батареи изготавливают давно и из разных материалов. Слои, отвечающие именно за сбор энергии, работают и на тщательно выращенном кремнии с четко заданными легированием свойствами, и на перовскитах. Технология производства и нанесения последних намного проще кремниевой, практически до уровня «распределите по поверхности и высушите». Перовскиты на основе галогенидов свинца эффективно перерабатывают солнечную энергию в электричество даже при большом количестве примесей и дефектов в материале, показывая КПД на уровне стандартов отрасли.
Многие годы ученые находили части объяснения этого эффекта, но недавно физики из Института науки и технологий Австрии (ISTA) представили целостное объяснение механизма, лежащего в основе эффективности перовскитов, а также визуализировали свои выводы экспериментально. Их статья вышла в журнале Nature Communications.
Оказалось, пока кремниевые солнечные элементы полагаются на совершенство внутренней структуры, для перовскитов верно обратное. Именно естественная сеть структурных дефектов позволяет разделять и перемещать заряд на большие расстояния.
Эффективный солнечный элемент должен поглощать падающий свет и эффективно разделять его на отрицательно заряженный электрон и положительно заряженную дырку. После заряды путешествуют к электродам, генерируя полезный ток. Однако в небольших образцах идеальных перовскитов электроны и дырки быстро рекомбинируют, компенсируя друг друга. При этом в крупных образцах они остаются разделенными достаточно долго, чтобы показать высокий КПД солнечного элемента.
Исследователи ISTA предположили, что внутри перовскитов действуют неучтенные силы, предотвращающие рекомбинацию. Чтобы проверить эту гипотезу, команда вводила электроны и дырки глубоко в объем перовскитов с помощью нелинейных оптических методов. После каждого внедрения частиц ученые наблюдали ток в отсутствие приложенного напряжения. Это подтвердило существование неучтенных факторов, помогающих разделению и переносу заряда.
В несовершенной структуре перовскитов небольшие смещения атомов создают домены электрической поляризации — области с одинаковой поляризацией, одинаковым направлением электрического поля. Между доменами расположены стенки-границы, на которых поляризация резко изменяется. На доменных стенках в материале возникают сильные электрические поля и механическая деформация. Физики предположили, что доменные стенки, пронизывающие весь материал разветвленной сетью, позволяют зарядам оставаться разделенными.
Чтобы подтвердить это предположение, физики обратились к химии и разработали собственный метод электрохимического окрашивания стенок доменов. Во время «серебряной ангиографии» в объем материала проникают ионы серебра. Они накапливаются на доменных стенках, а после насыщения материала ученые преобразуют ионы в металлическое серебро электрохимическими методами. Это делает стенки видимыми во всем объеме материала.
«Если электрон-дырочная пара создается вблизи доменной стенки, локальное электрическое поле растаскивает электрон и дырку, помещая их по разные стороны стенки. Не имея возможности немедленно рекомбинировать, они могут дрейфовать вдоль доменных стенок в течение времени, которое кажется вечностью по меркам носителей заряда, и преодолевать большие расстояния», — объяснил первый автор статьи Дмитро Рак (Dmytro Rak).
Так ученые продемонстрировали существование «магистралей носителей заряда» внутри перовскитов, делающих их эффективными для сбора солнечной энергии. С целостной картиной физических свойств этих материалов исследователи смогут перейти на новый этап изучения и модификаций их свойств для использования в электронике.
Telegram 
Дзен 
VK Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Квантовые эффекты помогают ученым во множестве сфер, но работать с ними не просто — степень определенности квантового мира концептуально отличается от того, что существует в классической физике. Чтобы подтвердить, что они работают с нужными квантовыми состояниями, физикам приходится постараться.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии