Nieuwe analyse van 2D-perovskieten zou de toekomst van zonnecellen en leds kunnen bepalen

Tweedimensionale (2D) Ruddlesden-Popper perovskieten (RPP’s) in de vorm PEA2Pb1-xSnxI4 kunnen worden gebruikt als de afstembare actieve laag in fotovoltaïsche cellen, als passiverende laag voor 3D perovskiet fotovoltaïsche cellen of in lichtemitterende diodes. Hier laten we een niet-lineair band gap-gedrag zien met Sn-inhoud in 2D RPP’s met gemengde fase. Berekeningen van dichtheidsfunctionaaltheorie (met en zonder spin-orbit-koppeling) worden gebruikt om de effecten te bestuderen van de korteafstandsordening van Pb en Sn in PEA2Pb1-xSnxI4-composities met x = 0, 0,25, 0,5, 0,75 en 1. Analyse van de partiële toestandsdichtheid laat zien dat de energie-mismatch van de Pb 6s en Sn 5s toestanden in het valentiebandmaximum de niet-lineariteit van de band gap bepaalt, wat leidt tot een buigparameter van 0,35-0,38 eV. Dit onderzoek levert een kritisch inzicht op voor het ontwerp van toekomstige 2D-perovskietmaterialen van metaallegeringen. De posities van de discontinuïteit van de afstembare energieband kunnen wijzen op intraband-overgangen die van belang zijn voor apparaatingenieurs. Credit: The Journal of Physical Chemistry Letters (2021). DOI: 10.1021 / acs.jpclett.0c03699

Een innovatieve analyse van tweedimensionale (2D) materialen door ingenieurs van de Universiteit van Surrey zou de ontwikkeling van de volgende generatie zonnecellen en leds kunnen stimuleren.

Driedimensionale perovskieten hebben zich het afgelopen decennium als opmerkelijk succesvolle materialen voor LED-apparaten en zonnepanelen bewezen. Een belangrijk probleem met deze materialen is echter hun stabiliteit, waarbij de prestaties van het apparaat sneller afnemen dan bij andere geavanceerde materialen. De technische gemeenschap is van mening dat de 2D-variant van perovskieten antwoorden kan bieden op deze prestatieproblemen.

In een studie gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry Letters, onderzoeken onderzoekers van Surrey’s Advanced Technology Institute (ATI) hoe de fysieke eigenschappen van 2D-perovskiet, Ruddlesden-Popper genaamd, kunnen worden verbeterd.

De studie analyseerde de effecten van het combineren van lood met tin in de Ruddlesden-Popper-structuur om de hoeveelheid giftig lood te verminderen. Dit maakt het ook mogelijk om de belangrijkste eigenschappen af ​​te stemmen, zoals de golflengten van licht dat het materiaal kan absorberen of uitzenden op apparaatniveau, waardoor de prestaties van fotovoltaïsche cellen en lichtgevende diodes worden verbeterd.

Cameron Underwood, hoofdauteur van het onderzoek en postdoctoraal onderzoeker bij de ATI, zei:

“Er is terecht veel opwinding over het potentieel van 2D-perovskieten, aangezien ze in veel industrieën een duurzaamheidsrevolutie zouden kunnen inspireren. Wij geloven dat onze analyse van het verbeteren van de prestaties van perovskiet een rol kan spelen bij het verbeteren van de stabiliteit van goedkope zonne-energie en LED’s. . “

Professor Ravi Silva, corresponderende auteur van het onderzoek en directeur van de ATI, zei:

“Terwijl we ons afkeren van fossiele energiebronnen naar duurzamere alternatieven, beginnen we innovatief en baanbrekend gebruik van materialen zoals perovskieten te zien. Het Advanced Technology Institute wil een sterke stem zijn bij het vormgeven van een groenere en duurzamere toekomst in elektronica – en onze nieuwe analyse maakt deel uit van deze voortdurende discussie. ”