a, Optiska bilder av de epitaxiella α-FAPbI3-tunna filmerna som växt. Den höga transparensen hos substraten och de släta ytorna på de tunna filmerna visar deras höga kvalitet. Skala staplar, 4 mm. b, En tvärsnittsavsökningselektronmikroskopbild (SEM) av den epitaxiella tunna filmen med kontrollerad enhetlig tjocklek. Skalstång, 2 μm. Infälld, förstorad SEM-bild av heterostrukturen som visar ett väldefinierat gränssnitt. Skalstång, 200 nm. c, Högupplöst XRD ω − 2θ-skanning av (001) topparna för de epitaxiella proverna på olika substrat som visar den ökande tetragonaliteten med ökande latticemismatch. d, Reciprok rymdkartläggning med (104) asymmetrisk reflektion av α-FAPbI3, för olika gallerfelpassningar med substratet. Resultaten visar en minskning av gitterparametern i planet samt en ökning av gitterparametern utanför planet med större trycktöjning. Qx och Qz är de reciproka rymdkoordinaterna i planet och utanför planet. e, Konfokala Raman-spektra av det epitaxiella lagret vid olika stammar. Vi tillskriver utvecklingen av formen och intensiteten hos toppen med töjning till ökningen av gitter-tetragonalitet under högre belastning. Vi noterar att den breda toppen vid cirka 250 cm−1 tillskrivs Pb–O-bindningen inducerad av laseroxidation. f, Passande analys av Raman-topparna. Toppen vid 136 cm−1 från det stamfria provet (svart linje) tillskrivs Pb–I-bindningen. Med ökande tryckpåkänning, toppen förskjuts gradvis när bindningen blir styvare, och slutligen delas upp i en huvudtopp som blåskifts (på grund av sammandragning av bindning i planet) och en axeltopp som rödförskjuts (på grund av förlängning av bindning utanför planet). (a.u., godtyckliga enheter). Kreditera: Natur (2020). DOI:10.1038/s41586-019-1868-x
Ett team av forskare från USA, Saudiarabien och Australien har strukturellt stabiliserat halogenidperovskiter under påfrestningar. I deras papper publicerad i tidskriften Natur , gruppen beskriver sitt tillvägagångssätt och deras förhoppningar om att deras arbete ska leda till effektivare solceller.
Det upptäcktes redan 2009 att halogenidperovskiter kunde omvandla solljus till elektricitet - ett fynd som väckte förhoppningar om effektivare solceller. Tyvärr, problem med att ställa in kristallerna förhindrade att de användes i livskraftiga produkter. I denna nya ansträngning, forskarna rapporterar att de har hittat ett sätt att ställa in halidperovskiter på ett sätt som kan göra deras användning i solceller mer sannolikt.
Problemet med halidperovskiter är deras tendens att formas till hexagonala strukturer som är oförmögna att reagera på ljuset i solstrålning. För att komma runt detta problem, forskare har försökt stressa dem att ändra sin struktur. Om du gör det skulle det belasta kristallen, vilket skulle kunna förändra en laddningsbärares rörlighet. Med halogenidperovskiter, att inducerad spänning resulterar i strukturell instabilitet, vilket har lett till opålitlighet — en faktor som hindrade dem från kommersiella tillämpningar. Tillvägagångssättet från forskarna som arbetade med denna nya ansträngning innebar att förbättra den strukturella stabiliteten hos sådana kristaller under belastning.
Teamet odlade en halidperovskit känd som α-FAPbI 3 på ett annat (mer stabilt) halogenidperovskitsubstrat på ett sätt som resulterade i en kubisk struktur i substratet och en pseudokubisk struktur på den övre kristallen. Genom att göra det låstes α-FAPbI 3 in i den pseudokubiska strukturen, förhindrar att den återgår till en oönskad strukturell form - vilket gör den mer stabil.
Forskarna rapporterar att klämningen som inducerade stam i α-FAPbI 3 prov ökade rörligheten hos de positivt laddade hålen, vilket gör det användbart som solcellsmaterial. De erkänner, dock, att det fortfarande är oklart om tillvägagångssättet skulle kunna kommersialiseras. Mer arbete krävs för att se om kristallerna kan odlas på ett sådant sätt med den precision som krävs för att göra supergaller.
© 2020 Science X Network
