Perowskit erwies sich als sehr, sehr schwierig, was wiederum durch seine eingehenden Untersuchungen bestätigt wurde. Das vor etwa 180 Jahren im Ural entdeckte Mineral zeigt eine hohe Effizienz sowohl in Photovoltaikmodulen als auch in LED-Lichtquellen. Aber Wissenschaftler können immer noch nicht vollständig verstehen, warum. Eine neue Studie hat dieses Rätsel aufgeklärt. Es stellte sich heraus, dass Perowskit einen neuen Aggregatzustand darstellt – unglaublich.
Perowskit-Solarzellen zeigen immer wieder einen immer besseren Wirkungsgrad, obwohl ihre Kristallstruktur im Vergleich zu kristallinem Silizium und anderen Halbleitern voller Defekte ist. Dieser Moment hat Forscher immer wieder verblüfft: Warum funktioniert ein Mineral mit Defekten im Gitter besser als ein Stoff mit einem idealen Kristallgitter? Daher war es dieser Aspekt, der eine Gruppe von Wissenschaftlern des Department of Chemistry der McGill University (einer öffentlichen Forschungsuniversität in Montreal, Quebec, Kanada) interessierte.
Mit Pump-Probe-Mikroskopie, einer der Methoden der nichtlinearen optischen Bildgebung zur Untersuchung chemischer Reaktionen, beobachteten die Wissenschaftler die Dynamik von Perowskiten und fanden heraus, dass die Verformung im Kristallgitter eines Minerals nicht zu einem Energieabfall, sondern zu seiner Gesamterhöhung führt. Es ist, als würde ein Stein auf ein Trampolin geworfen und er würde in seiner Mitte nicht allmählich einfrieren, sondern im Gegenteil schwingen und irgendwo wegfliegen.
Dieses "unnatürliche" Verhalten des Perowskits erklärten die Wissenschaftler damit, dass sich sein Kristallgitter bei der Bewegung eines Elektrons verformt und sich wie eine Flüssigkeit verhält. Bei der Elektronenbewegung durch das Mineral entstehen und verbinden sich zwei Quasiteilchen - ein Polariton und ein Exziton. Dies ist in den Ergebnissen ähnlich wie die Bildung eines Quantenpunktes im Material. Genauer gesagt, ein Quantenabfall, wenn wir über die Eigenschaften von Perowskit sprechen, die Flüssigkeiten inhärent sind.
Es wird argumentiert, dass ein solches Verhalten von Materie noch nicht beobachtet wurde, und dies ist eine separate Entdeckung wert, ganz zu schweigen davon, dass das Verständnis der grundlegenden physikalischen Prozesse in Perowskiten dazu beitragen wird, ihren Einsatz in Photokonvertern signifikant zu verbessern. Hinzu kommt, dass die Studie in der Zeitschrift Physical Review Research veröffentlicht wurde.
2021-05-29 17:29:54
Autor: Vitalii Babkin