Vir: news.mit
Raziskovalci MIT so se izboljšali na prosojnem prevodnem materialu prevleke, kar je desetkrat povečalo električno prevodnost. S pomočjo vdelane v vrsto visoko učinkovite sončne celice je material povečal učinkovitost in stabilnost celice.
O novih ugotovitvah so danes poročali v reviji Science Advances, v prispevku MIT-ovega podpredsednika Meysama Heydarija Gharahcheshmeha, profesorjev Karen Gleason in Jing Kong ter treh drugih.
"Cilj je najti material, ki bo električno prevoden in transparenten," pojasnjuje Gleason, ki bi bil "uporaben v različnih aplikacijah, vključno z zasloni na dotik in sončnimi celicami." Material, ki se danes za takšne namene najpogosteje uporablja, je poznana kot ITO, zaradi indijanovega titanovega oksida, vendar je ta material precej krhek in se lahko po obdobju uporabe razpoka, pravi.
Gleason in njeni sodelavci so pred dvema letoma izboljšali prilagodljivo različico prozornega, prevodnega materiala in objavili svoje ugotovitve, vendar je to gradivo še vedno premalo, če bi se ujemali s kombinacijo visoke optične preglednosti in električne prevodnosti ITO. Novi, bolj naročen material, pravi, je več kot 10-krat boljši od prejšnje različice.
Kombinirana preglednost in prevodnost se merita v enotah Siemensa na centimeter. ITO se giblje od 6.000 do 10.000, in čeprav nihče ni pričakoval, da bo novo gradivo ustrezalo tem številkam, je bil cilj raziskave najti gradivo, ki bi lahko doseglo vsaj vrednost 35. Prejšnja publikacija je presegla tisto z dokazovanjem vrednosti 50 , in nov material je preskočil ta rezultat, ki se je zdaj pridružil 3.000; ekipa še vedno dela na izpopolnjevanju postopka, da bi to še izboljšala.
Visoko zmogljiv fleksibilen material, organski polimer, znan kot PEDOT, se odloži v ultra tanko plast debeline nekaj nanometrov, pri čemer se uporablja postopek, imenovan oksidativno kemično nanašanje hlapov (oCVD). Ta postopek povzroči plast, kjer so strukture drobnih kristalov, ki tvorijo polimer, popolnoma vodoravno poravnane, kar daje materialu visoko prevodnost. Poleg tega lahko metoda oCVD zmanjša razdaljo zlaganja med polimernimi verigami v kristalitih, kar tudi poveča električno prevodnost.
Da bi dokazali potencialno uporabnost materiala, je ekipa vdelala plast visoko poravnanega PEDOT-a v sončno celico, ki temelji na perovskitu. Takšne celice veljajo za zelo obetavno alternativo siliciju zaradi visoke učinkovitosti in enostavnosti izdelave, vendar je njihova pomanjkljivost trajnosti velika pomanjkljivost. Z novim PEDOT-om, usklajenim z oCVD, se je učinkovitost perovskita izboljšala in njegova stabilnost se je podvojila.
V začetnih preskusih smo sloj oCVD nanesli na podlage s premerom 6 centimetrov, vendar je postopek mogoče uporabiti neposredno na obsežnem proizvodnem postopku v industrijskem obsegu v obsežnem zvitku, pravi Heydari Gharahcheshmeh. "Zdaj se je enostavno prilagoditi industrijskim obsegom," pravi. To olajša dejstvo, da je mogoče premaz obdelati na 140 stopinj Celzija - precej nižja temperatura, kot jo zahtevajo alternativni materiali.
OCVD PEDOT je blag, enostopenjski postopek, ki omogoča direktno nanašanje na plastične podlage, po želji za prožne sončne celice in zaslone. Nasprotno pa agresivni pogoji rasti številnih drugih prozornih prevodnih materialov zahtevajo začetno nanašanje na drugačno, bolj trdno podlago, ki ji sledijo zapleteni postopki za odstranjevanje sloja in njegovo prenašanje na plastiko.
Ker je material narejen s postopkom nanašanja suhe pare, lahko proizvedene tanke plasti sledijo tudi najfinejšim obrisom površine in jih enakomerno premažejo, kar bi lahko koristilo v nekaterih aplikacijah. Na primer, lahko ga prevlečemo s tkanino in pokrijemo vsaka vlakna, vendar še vedno pustimo, da tkanina diha.
Ekipa mora še vedno dokazati sistem v večjih merilih in dokazati njegovo stabilnost v daljših obdobjih in pod različnimi pogoji, zato raziskave še potekajo. Toda "ni nobene tehnične ovire za to. V resnici je samo vprašanje, kdo bo vlagal, da jo bo odnesel na trg, «pravi Gleason.
V raziskovalno skupino so sodelovali MDD-jevi dopisniki Mohammad Mahdi Tavakoli in Maxwell Robinson ter znanstveni sodelavec Edward Gleason. Delo je podprlo Eni SpA v okviru programa Eni-MIT Alliance Solar Frontiers.
