Avots: news.mit
MIT pētnieki ir uzlabojuši caurspīdīgu, vadošu pārklājuma materiālu, iegūstot desmitkārtīgu palielinājumu tā elektriskajā vadītspējā. Kad materiāls tika iekļauts augstas efektivitātes saules bateriju tipā, tas palielināja kameras efektivitāti un stabilitāti.
Par jaunajiem atklājumiem šodien ziņots žurnālā Science Advances, MIT postdoc Meysam Heydari Gharahcheshmeh, profesoru Karen Gleason un Jing Kong, kā arī trīs citu rakstā.
"Mērķis ir atrast materiālu, kas ir elektriski vadošs un caurspīdīgs," skaidro Gleason, kurš būtu "noderīgs daudzos pielietojumos, ieskaitot skārienekrānus un saules baterijas." Mūsdienās šādiem mērķiem visplašāk izmantotais materiāls ir pazīstama kā ITO, attiecībā uz indija titāna oksīdu, taču šis materiāls ir diezgan trausls un pēc lietošanas laika var saplaisāt, viņa saka.
Gleisone un viņas līdzstrādnieki pirms diviem gadiem uzlaboja caurspīdīga, vadoša materiāla elastīgo versiju un publicēja savus atradumus, taču šis materiāls joprojām atpalika no tā, ka tas atbilda ITO augsta optiskās caurspīdības un elektriskās vadītspējas kombinācijai. Viņa saka, ka jaunais, vairāk pasūtīts materiāls ir vairāk nekā 10 reizes labāks nekā iepriekšējā versija.
Apvienoto caurspīdīgumu un vadītspēju mēra Siemens vienībās uz centimetru. ITO svārstās no 6000 līdz 10 000, un, lai arī neviens negaidīja, ka jauns materiāls sakristu ar šiem skaitļiem, pētījuma mērķis bija atrast materiālu, kura vērtība varētu sasniegt vismaz 35. Iepriekšējā publikācija to pārsniedza, demonstrējot vērtību 50 , un jaunais materiāls ir strauji palielinājies, un rezultāts tagad ir 3000; komanda joprojām strādā, lai precizētu procesu, lai to paaugstinātu.
Augstas veiktspējas elastīgais materiāls, organiskais polimērs, kas pazīstams kā PEDOT, tiek nogulsnēts ļoti plānā slānī, tikai dažu nanometru biezumā, izmantojot procesu, ko sauc par oksidējošu ķīmisku nogulsnēšanos tvaikā (oCVD). Šī procesa rezultātā tiek izveidots slānis, kurā sīko kristālu, kas veido polimēru, struktūra ir perfekti izlīdzināta horizontāli, nodrošinot materiāla augsto vadītspēju. Turklāt oCVD metode var samazināt kraušanas attālumu starp polimēru ķēdēm kristalītos, kas arī palielina elektrisko vadītspēju.
Lai pierādītu materiāla potenciālo lietderību, komanda uz perovskīta bāzes saules baterijas iestrādāja ļoti saskaņota PEDOT slāni. Šādas šūnas tiek uzskatītas par ļoti perspektīvām silīcija alternatīvām, ņemot vērā to augsto efektivitāti un vieglo izgatavošanu, taču to trūkums ir būtisks trūkums. Ar jauno oCVD izlīdzināto PEDOT perovskita efektivitāte uzlabojās, un tā stabilitāte dubultojās.
Sākotnējos testos oCVD slānis tika uzklāts uz pamatnēm, kuru diametrs bija 6 collas, bet procesu varēja tieši pielietot liela mēroga rūpnieciska mēroga rūpnieciska mēroga ražošanas procesam, saka Heydari Gharahcheshmeh. "Tagad to ir viegli pielāgot rūpnieciskai izmantošanai," viņš saka. To atvieglo fakts, ka pārklājumu var apstrādāt pie 140 grādiem pēc Celsija - daudz zemāka temperatūra, nekā prasa alternatīvi materiāli.
OCVD PEDOT ir viegls, vienpakāpju process, kas ļauj tieši nogulsnēties uz plastmasas pamatnēm, kā paredzēts elastīgajām saules baterijām un displejiem. Turpretī daudzu citu caurspīdīgu vadītspējīgu materiālu agresīvajiem augšanas apstākļiem nepieciešama sākotnēja nogulsnēšanās uz atšķirīga, izturīgāka pamatnes, pēc tam jāveic sarežģīti procesi, lai slāni noņemtu un pārnestu uz plastmasu.
Tā kā materiāls tiek izgatavots ar sausu tvaiku pārklāšanas procesu, iegūtajiem plāniem slāņiem var sekot pat vissīkākās virsmas kontūras, vienmērīgi tos pārklājot, kas varētu būt noderīgi dažos gadījumos. Piemēram, to var pārklāt uz auduma un apsegt katru šķiedru, bet tas tomēr ļauj audumam elpot.
Komandai joprojām jādemonstrē sistēma plašākā mērogā un jāpierāda tās stabilitāte ilgākā laika posmā un dažādos apstākļos, tāpēc pētījumi turpinās. Bet “šī virzība uz priekšu nav tehniska. Tas tiešām ir tikai jautājums par to, kurš ieguldīs, lai to nogādātu tirgū, ”saka Gleasons.
Pētniecības komandā bija MIT postdocs Mohammad Mahdi Tavakoli un Maxwell Robinson, kā arī pētniecības filiāle Edvards Gleason. Darbu atbalstīja Eni SpA Eni-MIT alianses Saules robežu programmas ietvaros.
