Jauns sasniegums saules bateriju izpētē: atklāti nākotnes materiāli!

Jauns sasniegums saules bateriju izpētē: atklāti nākotnes materiāli!

Zārlendas universitātes zinātnieki ir izstrādājuši novatorisku metodi raupju silīcija virsmu analīzei, kas ir īpaši svarīga fotoelementu tehnoloģijām. Šī jaunā pieeja apvieno atomu spēka mikroskopiju (AFM) un rentgena fotoelektronu spektroskopiju (XPS), lai precīzi analizētu virsmas raupjumu. Šo metodi galvenokārt izmanto melnajam silīcijam, nanostrukturētai silīcija virsmai, kam ir svarīga loma saules bateriju efektivitātē. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā Small Methods uni-saarland.de ziņots.

Šīs metodes izstrādi vadīja komanda, kuru vadīja fizikas profesore Karin Jacobs un kolēģi no Vācijas Aviācijas un kosmosa centra (DLR). Pētījuma galvenais mērķis ir novērst virsmas raupjuma radītās kļūdas. XPS ir pazīstama kā vispāratzīta metode virsmu ķīmiskā sastāva noteikšanai, taču ir pierādīts, ka tā ir pakļauta kropļojumiem uz raupjām virsmām, piemēram, melnā silīcija. Iekļaujot AFM mērījumus, lai precīzi noteiktu virsmas topogrāfiju, tiek novērsta tradicionālā oksīda slāņa biezuma pārvērtēšana.

Minkovska tenzoru izmantošana

Šīs uzlabotās analīzes atslēga ir Minkovska tenzoru izmantošana, kas ļauj precīzi noteikt virsmas vietējo slīpumu. Tas rada apstākļus precīzākai oksīda slāņa biezuma noteikšanai uz melnā silīcija, kas ir tikai par 50 līdz 80 procentiem biezāks nekā dabiskais oksīda slānis uz parastajām silīcija plāksnēm. Bez AFM datu korekcijas biezuma pārvērtēšana varēja būt aptuveni 300 procenti. Šādi virsmas analīzes tehnoloģiju sasniegumi ir ļoti svarīgi materiālu pētniecībai un jaunu tehnoloģiju attīstībai fotoelementu, optoelektronikas un nanotehnoloģiju jomā.

Pētījumu finansē Vācijas Pētniecības fonds (DFG) kā daļu no prioritārās programmas SPP 2265 un Sadarbības pētniecības centrs SFB 1027. Šis finansējums uzsver darba nozīmi atjaunojamās enerģijas jomā, kas ir steidzami nepieciešama, lai turpmāk palielinātu saules bateriju efektivitāti.

Jauna pieeja materiālu attīstībai

Paralēli šiem notikumiem zinātnieki no Frīdriha-Aleksandra universitātes Erlangenas-Nirnbergas (FAU), Erlangenas-Nirnbergas Helmholca institūta un Karlsrūes Tehnoloģiju institūta (KIT) strādā pie jaunas darbplūsmas, lai meklētu augstas veiktspējas materiālus perovskīta saules baterijām. Šī pieeja apvieno skaitļošanas modelēšanu un autonomas sintēzes platformas ar kvantu teorētiskiem aprēķiniem, lai prognozētu atbilstošus materiālu savienojumus un veiktu automatizētu testēšanu, ziņo. fau.de.

Profesora Kristofa Brabeka vadītais pētījums ir pieteicis karu iepriekšējām metodēm, kuru pamatā ir izmēģinājumi un kļūdas. Tā vietā tiek izmantota hibrīda pieeja, kas izmanto mašīnmācīšanos (ML), lai prognozētu molekulārās struktūras un īpašības. Modeļu apmācībai tika izmantotas aptuveni 100 molekulas, kas ļāva identificēt visspēcīgākos materiālu kandidātus ar efektivitāti līdz 24 procentiem. Šīs vērtības ievērojami pārsniedz iepriekšējo atsauces vērtību 22 procentu apmērā.

Kopumā šie pētniecības projekti parāda, kā mūsdienu tehnoloģijas un novatoriskas pieejas var strādāt kopā, lai būtiski palielinātu saules bateriju veiktspēju. Izmantojot metodes, kas nodrošina gan precīzākus mērījumus, gan mērķtiecīgu materiālu izstrādi, fotoelementi tiks stiprināti un tālāk attīstīti kā galvenā tehnoloģija nākotnes enerģijas ražošanai.