A kaliforniai San Diego Egyetem kutatói – az egyetem Comet szuperszámítógépének segítségével – halogenid vegyületek ezreit modellezték, hogy létrehozzanak egy 13 anyag felsorolását tartalmazó listát, azokét az anyagokét, amelyek alkalmasak lehetnek a jövőben hatékony napelem cellák gyártására
Az egyik germániumból és jódból álló anyag, amelyet a San Diego-i UC modellezett a napelemek és LED-ek anyagaként számba vett jelöltként
Kép: Yang lab
Fejlett számítástechnikai módszerek segítségével a Kaliforniai Egyetem San Diego-ban dolgozó tudósai összeállítottak egy listát, amelyen 13 új anyag szerepel, amelyek a jövőben felhasználhatók lehetnek alacsony költségű, kiemelkedő hatásfokú napelem cellák létrehozására.
A napelemek szempontjából a perovszkitokban rejlő hatalmas potenciál ismeretében a kutatók hasonló szerkezetű vegyületeket kerestek – hogy ugyanolyan típusú hatékonysági potenciált biztosítsanak – azon stabilitási problémák nélkül, amelyek megnehezítették a perovszkit használatát a napelem cellákban, ráadásul olyanokat, amelyeknek előállításához nincs szükség mérgező ólomvegyületekre.
Az ólomra alapozott perovszkitok helyettesítő anyagának keresése során a csapat az alternatív anyagok modellezésére alkalmas számítógépes módszertant dolgozott ki, amelyet a Szerves-nem szerves hibrid halogenid félvezetők magas átmenőteljesítményű számítógépes tervezése az optoelektronikus felhasználású perovszkitokon túl (High throughput computational design of organic-inorganic hybrid halide semiconductors beyond perovskites for optoelectronics) című tudományos közleményben mutattak be a Kémikusok Királyi Társaságának (Royal Society of Chemistry) Energia és Környezetvédelem a Tudományban (Energy & Environmental Science) című folyóiratában.
A kutatók először használták az anyagok AFLOW és The Materials Project nevű adatbázisait, ezek alapján fejlesztettek ki az anyagok szerkezeti sablonjaként használható 24 prototípus szerkezetet, és 4 507 feltételezett hibrid halogenid vegyület listáját állították össze. Adatbányászat segítségével gyorsan leszűkítették a listát, és a szűrőalgoritmusok 13 jelöltet hagytak meg napelem cella alkalmazás, és 23 potenciális LED alapanyag jelöltként.
A kutatók azt remélik, hogy munkájuk kísérleti hullámot indít el a különböző jelöltek elméleti alkalmasságának igazolására. „A perovszkit szerkezeteken túl próbálunk új területet találni az optoelektronikus célokat szolgáló hibrid félvezető anyagok tervezéshez” – ismertette Kesong Yang, az UC San Diego-i Jacobs mérnöki tudományokat oktató iskola (Jacobs School of Engineering) nanomérnök professzora. „A szerves-nem szerves hibrid anyagok magas átmenőteljesítményű vizsgálata nem megszokott eljárás.”
Az ólom kivezetése
Az utóbbi hetekben több nagyobb tanulmány is foglalkozott az ólommentes napelem cellák kifejlesztésével. Az oroszországi Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézetben továbbgondolták a perovszkit szerkezetet, hogy antimon és bizmut alapú, jóddal kombinált napelem cellákat hozzanak létre.
A Polimer jellegű jód-bizmutátok {[Bi3I10]} és {[BiI4]} N-heterociklikus kationokkal: ígéretes perovszkitszerű fotoaktív anyagok elektronikus eszközökhöz címen közzétett tanulmányuk a Kémikusok Királyi Társaságának (Royal Society of Chemistry) Kémiai anyagok című folyóiratában jelent meg, és a kutatók ebben azt állították, hogy lényegében új, napelem cellák előállítására alkalmas anyagcsaládot hoztak létre, amelynek a perovszkitszerű antimon-bromid komplex képezi az alapját. Állításuk szerint az antimon- vagy bizmut-halogenidek segítségével készül napelem cellák esetében az anyagok máris rekordszintű hatékonyságot értek el.
Forrás: pv-magazine
