Polaronlar, bir malzemenin atomik kafesinde hareket eden elektronların etrafında oluşan geçici bozulmalar, kurşun hibrit perovskitlerle yapılan inanılmaz derecede verimli güneş pillerinin anahtarı olabilir.
SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Stanford Üniversitesi’ndeki bir bilim insanı ekibi, polaron oluşumunu ilk kez gözlemlemek için X-ışını lazer kullandı.
Palaronların Atomik Lazer Gözlemleri
Kurşun hibrit perovskitler, güneş pili endüstrisini güçlendirmek için büyük bir potansiyele sahiptir. Yine de bilim adamları nasıl çalıştıkları konusunda hemfikir değiller. Stanford Malzeme ve Enerji Bilimleri Enstitüsü’nden (SIMES) bir araştırmacı olan Aaron Lindenberg, “Bu malzemeler, yüksek verimlilikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle güneş enerjisi araştırma alanına fırtına gibi girdi, ancak insanlar hala neden çalıştıklarını tartışıyorlar” dedi.
Saniyenin trilyonda biri üzerinde oluşan polaronlar anahtar olabilir: “Polaronların dahil olabileceği fikri birkaç yıldır ortalıkta dolaşıyor” dedi. “Ancak deneylerimiz, boyutları, şekilleri ve nasıl geliştikleri dahil olmak üzere bu yerel çarpıklıkların oluşumunu doğrudan gözlemleyen ilk deneyler.”
Bilim adamları yaklaşık on yıl önce perovskitleri güneş pillerine dahil etmeye başladılar. Benzer bir atomik yapıya sahip olan mineral perovskitten adını alan kristalin malzemelerdir. Lindenberg, materyallerin oldukça karmaşık ve anlaşılması zor olduğunu açıkladı. Kararsız olmalarına ve zehirli kurşun içermelerine rağmen, güneş pillerini bugünün silikon hücrelerinden daha ucuza yapma potansiyeline sahiptirler.
Polaronların Özellikleri
Çalışma için, Lindenberg’in ekibi, laboratuarlarının, materyalleri atomik ayrıntıda görüntüleme ve saniyenin milyarda birinde meydana gelen hareketi yakalama kapasitesine sahip güçlü bir X-ışını içermeyen elektron lazeri olan Linac Coherent Light Source’u (LCLS) kullandı.
Lindenberg, yaptıkları çalışmada, melez perovskit kafes yapısının “aynı anda bir katı ve bir sıvının garip bir kombinasyonu” gibi esnek ve yumuşak olduğunu gözlemlediler. Polaronların oluşmasına ve büyümesine izin veren şeyin bu olduğunu açıklıyor.
Gözlemler ayrıca polaronik bozulmaların çok küçük başladığını, kabaca bir katıdaki atomlar arasında olduğu gibi ve bu boşluğun yaklaşık 50 katını kaplayacak şekilde her yönde hızla dışa doğru genişlediğini ortaya koydu. Lindenberg, “Bu çarpıklık aslında oldukça büyük, daha önce bilmediğimiz bir şey,” dedi.
Bununla birlikte, Lindenberg’in sonucuna göre, “Bu deney, bu nesnelerin gerçekten var olduğunu olabildiğince doğrudan gösterirken, bir güneş pilinin verimliliğine nasıl katkıda bulunduklarını göstermez. Bu işlemlerin nasıl yapıldığını anlamak için daha yapılacak çok iş var. bu malzemelerin özelliklerini etkiler. ” dedi.
Kaynak: scitechdaily.com
