ماده شفاف نازکی که سلول‌های الکتریکی و خورشیدی را ارتقا می‌بخشد
به گزارش سیناپرس به نقل از کران مند، ماده جدید به کوچک‌تر شدن، سریع‌تر شدن و قوی‌تر شدن سلول‌های الکترونیکی و همچنین کارآمدتر شدن سلول‌های خورشیدی منجر می‌شود.
این اکتشاف در Nature communication (ارتباطات طبیعی) منتشر شده است؛ مجله‌ای با دسترسی آزاد که تحقیقات با کیفیت بالا در تمام زمینه‌های علوم طبیعی را منتشر می‌کند.
محققان می‌گویند چیزی که این ماده جدید را منحصربه‌فرد می‌کند، رسانایی بالای آن است که کمک می‌کند وسایل الکتریکی برق بیشتری را عبور دهند و قدرت بیشتری داشته باشند. همچنین این ماده دارای یک شکاف باند گسترده است و این بدان معنی است که نور به‌راحتی می‌تواند از آن عبور کند و این ماده یک ماده شفاف است. معمولا ماده‌هایی با شکاف باند گسترده رسانایی و شفافیت کمی دارند.
Bharat jalal می‌گوید: رسانایی بالا و شکاف باند گسترده، این ماده را تبدیل به ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت هادی‌های شفاف نوری می‌کند که در گستره وسیعی از وسایل الکتریکی قابل استفاده است. مانند برق فشار قوی، صفحه نمایش‌های الکتریکی، صفحات لمسی و حتی سلول‌های خورشیدی که باید نور از میان آنها عبور کند. او یک مهندس شیمی دانشگاه مینه‌سوتا و پروفسور علم مواد و سرپرست محققان در این زمینه است.
در حال حاضر بیشتر هادی‌های شفاف در الکترونیک از یک عنصر شیمیایی به نام ایندیوم استفاده می‌کنند. قیمت ایندیوم در چند سال گذشته به‌شدت بالا رفته است که به‌طور قابل توجهی به قیمت صفحات نمایش اضافه شده است. در نتیجه تلاش فوق‌العاده‌ای برای پیدا کردن ماده‌ای جایگزین آن شده است که به‌خوبی آن و حتی بهتر از هادی‌های شفاف ایندیومی کار می‌کند.
در این تحقیق، محققان راه‌حلی پیدا کرده‌اند. آنها یک هادی شفاف بسیار نازک را با روش ترکیب جدید گسترش دادند که در آن BaSnO3 (یک مخلوط از باریم، قلع و اکسیژن به نام باریم اسانید) نازک را رشد دادند، اما پنج عنصر قلع را با یک ماده شیمیایی پیشرو از قلع جایگزین کردند.
ماده شیمیایی پیشرو از قلع ماده‌ای خاص است؛ خواص اساسی که واکنش‌پذیری شیمیایی را افزایش می‌دهد و فرایند شکل‌گیری اکسید فلزی را به‌شدت ارتقا می‌دهد. باریم و قلع هر دو به‌طور قابل توجهی از ایندیوم ارزان‌تر هستند و به‌وفور یافت می‌شوند.
Abhinav Prakash مهندس شیمی دانشگاه مینه‌سوتا و فارغ‌التحصیل علم مواد می‌گوید: ما کاملا شگفت‌زده شدیم که این روش غیر متعارف وقتی برای اولین بار از ماده‌ای پیشرو از قلع استفاده کردیم به‌درستی کار کرد.
اولین نگارنده مقاله گفت: «ریسک بزرگی بود اما موفقیت عظیمی برای ما شد.»
Jalal و Prakash خاطرنشان کردند که این روش جدید به آنها اجازه می‌دهد که این ماده را با کنترل بی‌سابقه‌ای در ضخامت، ترکیب‌بندی و کمبود غلظت بسازند و اینکه این پروسه برای تعدادی از سیستم‌های موادی مناسب است؛ چون که این عنصر به‌سختی زنگ می‌زند. پروسه جدید همچنین تجدیدپذیر و انعطاف‌پذیر است. آنها همچنین اضافه کردند که این ماده کیفیت ساختاری برتری دارد و با ارتقای کمبود غلظت همراه است که اجازه کشف رسانایی بالا در این ماده را می‌دهد. آنها اضافه کردند که مرحله بعدی کاهش کمبودها در مقیاس اتمی خواهد بود.
Jalal می‌گوید: با اینکه این ماده بالاترین رسانایی را در کلاس خود دارد، اما موارد زیادی برای ارتقا وجود دارد که شاخص‌ترین پتانسیل آن برای کشف فیزیک جدید است، در صورتی که موفق به کاهش و حذف دفکت‌ها (کمبودها) شویم. این هدف بعدی ماست.
No tags for this post.
