บาคาร่าเว็บตรง halide perovskite เฟสเจือปน ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงที่เฟสเจือปนเฮไลด์เพอรอฟสไคต์ (สีเหลือง) เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยในสหราชอาณาจักรและญี่ปุ่นได้ระบุสถานที่ที่วัสดุที่เรียกว่า perovskites เริ่มย่อยสลาย การเสื่อมสภาพนี้เกิดจากการก่อตัวของข้อบกพร่องที่ทำหน้าที่เป็น “กับดัก” สำหรับตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างผลึกของวัสดุ
เป็นอุปสรรคต่อการจำหน่ายอุปกรณ์ที่ใช้
perovskite เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ เนื่องจากจะลดประสิทธิภาพลงเมื่อเวลาผ่านไป งานใหม่นี้จึงสามารถช่วยปรับปรุงความเสถียรและประสิทธิภาพของ perovskites โดยชี้ไปที่การควบคุมการก่อตัวของข้อบกพร่อง
เมทัล เฮไลด์ เพอรอฟสกีต์มีโครงสร้าง ABX 3 โดยที่ A โดยทั่วไปคือซีเซียม เมทิลแอมโมเนียม (MA) หรือฟอร์มามิดิเนียม (FA) B เป็นตะกั่วหรือดีบุก และ X คือคลอรีน โบรมีนหรือไอโอดีน พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางเพราะสามารถดูดซับแสงในช่วงความยาวคลื่นกว้างในสเปกตรัมแสงอาทิตย์ อันที่จริง วัสดุเหล่านี้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (PCE) มากกว่า 25% สำหรับเซลล์ที่มีจุดเชื่อมต่อทางเดียว และเกือบ 30% สำหรับเซลล์ perovskite/ซิลิกอนที่ตีคู่ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถแข่งขันกับวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ที่สร้างขึ้นเช่นซิลิคอน แกลเลียมอาร์เซไนด์ และแคดเมียมเทลลูไรด์ พวกเขายังถูกกว่าในการประมวลผลกว่าซิลิกอนผลึกและสามารถเตรียมเป็นหมึกเหลวที่พิมพ์เพื่อผลิตฟิล์มบาง
ปัญหาสองเท่า
ข้อเสียเปรียบที่ยิ่งใหญ่ของ Perovskites คือข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ข้อบกพร่องเหล่านี้เป็นปัญหาสองเท่า เนื่องจากเช่นเดียวกับการดักจับตัวพาประจุที่ถูกกระตุ้นด้วยภาพถ่าย (อิเล็กตรอนและรู) ปรากฏว่าพวกมันยังเป็นตำแหน่งที่ชั้น perovskites ที่ดูดซับแสงเริ่มเสื่อมสภาพด้วยแสงเคมี
ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักรและสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโอกินาวา (OIST)ในญี่ปุ่นได้ศึกษาโครงสร้างนาโนของฟิล์มบางเพอรอฟสไคต์และการเปลี่ยนแปลงนี้เมื่อเวลาผ่านไปเมื่อโดนแสงแดด ร่วมกับDiamond Light SourceและElectron Physical Sciences Imaging Center (ePISC)ในเมือง Didcot ประเทศอังกฤษ ร่วมกับDepartment of Materials Science and Metallurgy ในเคมบริดจ์ทีมงานใช้เทคนิคที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูงหลายวิธีเพื่อแสดงให้เห็นว่าแม้แต่ร่องรอยของข้อบกพร่องก็ยังส่งผลต่อความเสถียรของวัสดุ การเสื่อมสภาพรอบๆ ข้อบกพร่องเหล่านี้ดำเนินไปเร็วกว่าในวัสดุที่บริสุทธิ์โดยรอบมาก และฟิล์มที่เสื่อมสภาพยังมีรูที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาซึ่งก่อตัวขึ้นรอบๆ ข้อบกพร่อง
ควบคุมสิ่งสกปรก
นักวิจัยรายงานว่าประเภทของข้อบกพร่องและวิธีการกระจายในวัสดุขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของฟิล์มบางของ perovskite และวิธีการประมวลผล การสูญเสียประสิทธิภาพและกระบวนการย่อยสลายภายในจึงสามารถบรรเทาได้ด้วยการควบคุมสิ่งเจือปนเหล่านี้ ซึ่งจำเป็นต้องมีการจัดการคุณสมบัติเชิงโครงสร้างและทางเคมีในท้องถิ่นอย่างระมัดระวัง
เรารู้ว่าการปรับโครงสร้าง (การเอียงของ perovskite lattice)
สามารถยับยั้งการก่อตัวของขั้นตอนที่มีข้อบกพร่องที่เป็นอันตรายได้มากที่สุด” Stuart Macphersonนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ Cambridge และผู้เขียนนำบทความเรื่องNatureอธิบายผลการวิจัยของทีม “อันที่จริง ผลกระทบนี้ถูกใช้โดยไม่รู้ตัวในอุปกรณ์ที่มีความเสถียรสูงบางอย่างในวรรณกรรม” เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite รอดจากความชื้นและความร้อน
Macpherson บอกPhysics Worldว่าการกำจัดคุณสมบัติที่บกพร่องเหล่านี้จะทำให้เกิดประโยชน์สองเท่าในรูปแบบของประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและอายุยืน “การพัฒนากลยุทธ์นี้และการระบุสารทู่ทู่ที่มีผลคล้ายคลึงกันจะเป็นการติดตามผลตามธรรมชาติสำหรับงานนี้” เขากล่าวเสริม
ทีมงานเคมบริดจ์-โอกินาว่ากำลังขยายชุดเครื่องมือการกำหนดลักษณะเฉพาะเพื่อตรวจสอบผลกระทบของขั้นตอนข้อบกพร่องในวัสดุ perovskite อื่นๆ ต่อไป “เรายังมุ่งมั่นที่จะเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตอุปกรณ์โดยอิงจากการค้นพบของเรา เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและเสถียร” Macpherson กล่าว “งานในอนาคตของเราจะมุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบอิทธิพลพื้นฐานของขั้นตอนสิ่งเจือปนในกระบวนการทางกายภาพภายในเซลล์แสงอาทิตย์ของ perovskite”
ร่วมกับนักวิจัยที่นำโดยClaudia Felserที่ Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids ในเยอรมนีซึ่งสังเคราะห์คริสตัล Co 2 MnGa ทีมงานกำลังมองหาวิธีที่จะยกเลิกการเชื่อมโยงและเชื่อมโยง Weyl loops โดยใช้สนามแม่เหล็ก ตามข้อมูลของ Belopolski วิธีการดังกล่าวสามารถเสนอเส้นทางใหม่ในการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การถักเปียของสิ่งที่เรียกว่า Majorana fermions
“ฟิสิกส์ที่ไม่ใช่ของอาเบเลียน เช่น การถักเปียของ Majorana fermions แสดงถึงความท้าทายที่มีมาช้านานสำหรับนักฟิสิกส์ และโดยทั่วไปแล้วคิดว่าจะต้องมีการทำงานร่วมกันของเฟสที่ละเอียดอ่อนของสสาร เช่น ความเป็นตัวนำยิ่งยวดและเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์” เขาอธิบาย “การจัดการลูป Weyl ที่เชื่อมโยงกันในโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของคริสตัลอาจให้ทางเลือกที่ง่ายกว่าในการถักเปียที่ไม่ใช่แบบอาเบเลียน นี่เป็นโครงการระยะยาว แต่ก็ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้”
การพันผ้าพันแขนของผู้ป่วยและเป่าลมเพื่อวัดความดันโลหิตเป็นหนึ่งในการทดสอบทางการแพทย์ที่ทำเป็นประจำมากที่สุด ให้การประเมินสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ เนื่องจากความดันโลหิตเป็น ตัวทำนายที่เป็นอิสระของการตาย จากทุกสาเหตุ แต่ผ้าพันแขนนั้นเทอะทะและอึดอัด ทำให้ไม่สามารถตรวจติดตามภายนอกคลินิกได้อย่างต่อเนื่อง บาคาร่าเว็บตรง
