Pita nano fosfor menemukan penggunaan pertama mereka dalam sel surya hanya 3 tahun setelah penemuan | Riset

Pita nano fosfor menemukan penggunaan pertama mereka dalam sel surya hanya 3 tahun setelah penemuan |  Riset post thumbnail image

Hadiah besar Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Pita nano fosfor – bahan menjanjikan yang disintesis hanya tiga tahun lalu – telah menemukan aplikasi pertama mereka, dalam sel surya perovskit.1 ‘Sungguh mengesankan bahwa hasil yang sangat baik telah datang [the] pipa begitu cepat,’ komentar David Lewis dari University of Manchester, Inggris, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Fosforen adalah bahan monolayer yang diperoleh dengan mengeksfoliasi kristal fosfor hitam. Pita nano yang terbuat dari fosfor adalah lapisan setebal atom, namun tidak seperti lembaran 2D, lebarnya hanya puluhan atom, jelas Chris Howard dari University College London, Inggris, rekan penulis makalah ini. Tim Howard pertama kali mengisolasi dan mengkarakterisasi struktur ini pada tahun 2019.2 ‘Pekerjaan kami dimotivasi oleh ratusan makalah teori yang memprediksi sifat luar biasa untuk nanoribbon fosfor,’ katanya. Beberapa dari aplikasi potensial ini termasuk baterai pengisian cepat, transistor yang lebih cepat, dan perangkat optoelektronik yang lebih efisien untuk telekomunikasi berkecepatan tinggi.

PNR_CW_3

Tim Howard, bekerja sama dengan ahli sel surya di Imperial College London, Inggris, kini telah meningkatkan kinerja perangkat perovskit menggunakan nanoribbon fosfor. ‘Kami hanya menambahkan [them] antara polimer semikonduktor dan lapisan penyerap perovskit,’ jelas Tom Macdonald dari Imperial, yang memimpin penelitian.

Sel surya perovskite memisahkan pembawa muatan positif dan negatif setelah menyerap cahaya, jelas Lewis. Ini mengarah pada pembangkitan arus listrik. Semikonduktor seperti nanoribbon fosfor meningkatkan ekstraksi muatan positif atau lubang. ‘Penambahan nanoribbon fosfor memberikan keselarasan energi yang menguntungkan antara [layers], memungkinkan jalan yang lebih efektif untuk ekstraksi lubang,’ jelas Macdonald. ‘Mobilitas yang sangat tinggi’ dari fosfor juga meningkatkan kinerja. Meningkatkan efisiensi ekstraksi lubang ‘menyediakan strategi baru untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan perangkat ini’, tambah Lewis. ‘Para penulis menunjukkan ini dengan jelas dengan rangkaian eksperimen yang bagus.’

PNR_CW_2

Para peneliti menambahkan lapisan ekstra nanoribbon fosfor menggunakan spin-coating, teknik standar dalam produksi sel surya perovskit. Ini adalah ‘keuntungan dari kemampuan proses sederhana dari nanoribbon fosfor dalam larutan’, jelas Macdonald. Proses ini melibatkan pemisahan masing-masing lapisan fosforen dari kristal fosfor hitam dan menambahkan garam litium dalam pelarut, jelas Lewis. ‘Ini berarti banyak sekali peluang untuk peningkatan, [as] Anda bisa membuat bahan dalam jumlah besar,’ tambahnya. Macdonald mengatakan bahwa ‘peningkatan skala tentu saja merupakan bagian dari rencana masa depan kami’.

Para peneliti sekarang mengharapkan banyak aplikasi di luar sel surya. ‘Masa depan sangat cerah untuk nanoribbon fosfor dalam optoelektronik,’ kata Macdonald. Lewis setuju dan mengatakan ‘bagian yang sangat menarik’ adalah bagaimana lapisan nanoribbon fosforen yang sangat tipis menghasilkan ‘perbaikan dramatis’. ‘[We] akan melihat banyak aplikasi menggunakan pendekatan rekayasa interlayer ini di perangkat lain,’ tambahnya.

Macdonald menegaskan bahwa mereka sudah mengeksplorasi kemungkinan nanoribbons fosfor dalam dioda pemancar cahaya dan baterai, antara lain. ‘Ini [is] hanya puncak gunung es.’

Related Post