Konstnärsintryck av laserskrivteknik. Laserstrålen värmer lokalt perovskitytan, vilket gör att det ändras från det gula deltat till det svarta alfatillståndet. Kredit:Julian Steele
Det mesta av dagens teknik inom solenergi, telekommunikation och mikrochips är konstruerade med kiselbaserade material. Dock, de senaste åren, en ny familj av halvledande material, perovskites, har sprungit in på platsen, erbjuder löften om ny och bättre teknik. Egenskaperna hos dessa material konkurrerar med många av de väletablerade kommersiella alternativen, samtidigt som det är mycket billigare och enklare att göra.
Perovskite är det allmänna namnet för ett material som består av tre kemiska komponenter A, B och X, arrangerade i en specifik molekylär kristallstruktur ABX 3 . En av dessa perovskiter som för närvarande undersöks av forskare är formamidinium blyjodid [HC(NH) 2 ) 2 PbI 3 eller FAPbI 3 ], som har världsrekordprestanda för en perovskitbaserad solcell, konkurrerande silikonbaserade.
Viktiga utmaningar, dock, återstår att lösa angående stabiliteten hos perovskitkristaller under verkliga förhållanden. Vid rumstemperatur, till exempel, FAPbI 3 ordnar sig i den gulfärgade deltafasen, med litet praktiskt värde för tekniska tillämpningar. Men när den värms över 150°C, materialet omarrangerar sig till en annan svart struktur, kallas alfatillståndet, innan du återgår till deltafasen efter några dagar under omgivande förhållanden. Det är detta mörka alfatillstånd av FAPbI 3 som är mest intressant för forskare och teknik. Tills nyligen, forskare har försökt få tillgång till högtemperaturalfatillståndet genom att värma materialet och stabilisera det vid rumstemperatur med hjälp av yt- och kemiska behandlingar.
KU Leuven-forskare från Roefaers Lab och Hofkens Group har nu upptäckt en ny, enklare sätt att skapa den eftertraktade mörka alfafasperovskiten. De använde direkt laserskrivning (avstämt intensivt laserljus) för att lokalt värma perovskitens yta, vilket gör att det ändras från det värdelösa deltatillståndet till det mycket önskvärda alfatillståndet. Vidare, de fann också att materialet nu förblev i detta tillstånd i många veckor, även vid rumstemperatur, utan ytterligare behov av en stabiliserande behandling. KU Leuvens forskare lyckades vidare använda laserstrålen för att snabbt mikrotillverka komplexa mönster av den mörka FAPbI 3 stat.
Forskarna publicerade nyligen sin upptäckt i tidskriften för högeffektiv nanoteknik ACS Nano (Steele et al. 2017).
"Dessa resultat är ett stort steg framåt i att lokalt skräddarsy strukturen, elektrisk, och optiska egenskaper hos en viktig ny klass av material och ger en möjlighet att tillverka skräddarsydda optiska enheter, allt på begäran."
