অগভীর ত্রুটিগুলি ধীরে ধীরে পুনর্মিলন চালায়, পেরোভস্কাইট সৌর কোষগুলিতে উচ্চ দক্ষতা - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

পেরোভস্কাইট নামক পদার্থ থেকে তৈরি সৌর কোষের উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ দক্ষতা প্রায় 20 বছর ধরে বিজ্ঞানীদের বিভ্রান্ত করেছে। এখন, গবেষকরা Forschungszentrum Julich (FZJ) জার্মানিতে তারা একটি ব্যাখ্যা খুঁজে পেয়েছে বলে। একটি বিস্তৃত গতিশীল পরিসরে পদার্থের ফটোলুমিনেসেন্স অধ্যয়ন করে, তারা দেখিয়েছে যে পেরোভস্কাইট সৌর কোষে বিনামূল্যে চার্জ বাহক (ইলেক্ট্রন এবং গর্ত) খুব ধীরে ধীরে পুনরায় মিলিত হয়, বাহকের জীবনকাল বৃদ্ধি করে এবং কোষের কার্যক্ষমতা বাড়ায়। তাদের কাজটি আরও প্রকাশ করেছে যে উপাদানের অগভীর ত্রুটিগুলি যখন এটি ঘটে তখন পুনর্মিলনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে - এমন জ্ঞান যা বিজ্ঞানীদের আরও দক্ষতা বাড়াতে সাহায্য করতে পারে।

সৌর কোষগুলি বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে যখন সূর্যের আলো থেকে ফোটনগুলি কোষের উপাদানের একটি নিম্ন-শক্তির ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে একটি উচ্চ-শক্তি পরিবাহী ব্যান্ডে ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করে। একবার এটি ঘটলে, ইলেকট্রন এবং ধনাত্মক চার্জযুক্ত গর্ত উভয়ই তাদের পিছনে ফেলে অবাধে চলাচল করতে পারে, একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। সমস্যাটি হল যে ফটোপ্রেরিত ইলেক্ট্রন এবং গর্তগুলি অবশেষে পুনরায় সংযুক্ত হয় এবং যখন এটি ঘটে, তখন তারা আর বর্তমান প্রবাহে অবদান রাখে না। এই পুনর্মিলন প্রক্রিয়াটি সৌর কোষের অদক্ষতার প্রধান চালক।

পুনঃসংযোগের জন্য একটি প্রধান ট্রিগার হ'ল ত্রুটিগুলি যা উত্পাদনের সময় সৌর-কোষ সামগ্রীতে প্রাকৃতিকভাবে উদ্ভূত হয়। গবেষকরা পূর্বে ভেবেছিলেন যে প্রধান দোষী ত্রুটিগুলি ছিল যা শক্তির সাথে ভ্যালেন্স এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের মাঝখানে অবস্থিত। "এটি কারণ এই 'গভীর ত্রুটিগুলি' উত্তেজিত ইলেক্ট্রন এবং তাদের প্রতিরূপ, গর্তগুলিতে একইভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য," ব্যাখ্যা করে টমাস কিরচার্টজ, FZJ-এর একজন পদার্থবিদ যিনি গবেষণার নেতৃত্ব দেন।

Perovskite সৌর কোষ বিভিন্ন হয়

কিরচার্টজ এবং সহকর্মীরা অবশ্য দেখিয়েছেন যে পেরোভস্কাইট থেকে তৈরি সৌর কোষের ক্ষেত্রে এটি হয় না। এই উপকরণ একটি ABX আছে₃ রাসায়নিক গঠন (যেখানে A হল সিজিয়াম এবং মেথিলামোনিয়াম (MA) বা ফর্মামিডিনিয়াম (FA), B হল সীসা বা টিন এবং X হল ক্লোরিন, ব্রোমিন বা আয়োডিন), এবং FZJ দল দেখিয়েছে যে তাদের জন্য, অগভীর ত্রুটি - অর্থাৎ, ত্রুটিগুলি অবস্থিত ব্যান্ড গ্যাপের মাঝখানে নয়, কিন্তু ভ্যালেন্স বা কন্ডাকশন ব্যান্ডের কাছাকাছি - পুনঃসংযোগে আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

দলটি একটি নতুন ফটোলুমিনেসেন্স কৌশলের জন্য এই ফলাফলটি পেয়েছে যা একটি ভাল রেজোলিউশনের সাথে আলোর তীব্রতার বিস্তৃত পরিসর পরিমাপ করতে পারে। এই পদ্ধতিটি, বিভিন্ন মাত্রায় প্রশস্ত করা সংকেতগুলিকে সুপারইমপোজ করার মাধ্যমে সম্ভব হয়েছে, এর অর্থ হল তারা গভীর ত্রুটির কারণে সৃষ্ট অগভীর ত্রুটির কারণে ক্ষতির প্রক্রিয়াগুলিকে আলাদা করতে পারে - যা পূর্ববর্তী পরিমাপে সম্ভব ছিল না।

“অতীতে, এটা ধরে নেওয়া হয়েছিল যে গভীর ত্রুটিগুলি (যদিও তাদের ঘনত্ব কম হয়) পুনর্মিলনকে প্রাধান্য দেয় কারণ হারমোনিক অসিলেটর মডেল এই ভবিষ্যদ্বাণীকির্চার্টজ ব্যাখ্যা করেন। "তবে, পেরোভস্কাইটগুলি এই মডেলটিকে অমান্য করার জন্য পরিচিত, যার অর্থ হল ইলেকট্রনগুলি কিছু শক্তিশালীভাবে দূরবর্তী রাজ্যে যুগল করতে পারে।"

ন্যানোসেকেন্ড থেকে 170 µs পর্যন্ত সময়ের স্কেলে এবং নয় থেকে 10 ক্রম মাত্রার আলোর তীব্রতার উপর তাদের পরিমাপ সম্পাদন করে, গবেষকরা খুঁজে পেয়েছেন যে তাদের নমুনাগুলিতে চার্জ বাহকগুলির ডিফারেনশিয়াল ক্ষয় সময় (Cs)_0.05FA_0.73MA_0.22পিবিআই_2.56Br_0.44 ট্রিপল-কেশন পেরোভস্কাইট ফিল্ম) একটি পাওয়ার আইন মেনে চলে। এটি শক্তিশালী প্রমাণ যে তাদের নমুনায় খুব কম গভীর ত্রুটি রয়েছে এবং অগভীর ত্রুটিগুলি পুনঃসংযোগে আধিপত্য বিস্তার করে, তারা বলে। "অগভীর ত্রুটির উপস্থিতি শুধুমাত্র তাত্ত্বিকভাবে আগে পূর্বাভাস করা হয়েছিল, কিন্তু এটি খুব কমই অনুমান করা হয়েছিল যে এই প্রসঙ্গে এটি এত গুরুত্বপূর্ণ হবে," কিরচার্টজ বলেছেন।

Perovskite সৌর কোষ স্থিতিশীলতা এবং দক্ষতার জন্য নতুন মাইলফলক পৌঁছায়

গবেষকরা আশা করেন যে তাদের কাজটি পেরোভস্কাইট ফিল্ম এবং ডিভাইসগুলিতে পুনঃসংযোগের পদ্ধতিটি পরিবর্তন করবে। "আমরা আমাদের অধ্যয়নকে বিভিন্ন মডেলের মধ্যে বৈষম্য করতে পারে এমন পরিমাণগত ডেটা পেতে নির্দিষ্ট পরিমাপগুলি কীভাবে সম্পাদন করতে হয় তা ব্যাখ্যা করার ধারণার অবদান হিসাবে দেখি," বলেছেন কির্চার্টজ৷ “আমরা তুলনামূলক গবেষণা থেকে দূরে যেতে চাই যা বলে: 'আমার নতুন নমুনা আগের নমুনার চেয়ে ভালো, পরীক্ষা A, B এবং C দেখুন।' পরিবর্তে, আমরা ডেটা বিশ্লেষণ আরও পরিমাণগত হতে চাই।"

সামনের দিকে তাকিয়ে, FZJ দল এখন অন্যটির সাথে তার পদ্ধতির সমন্বয় করতে চায় সম্প্রতি কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা বর্ণনা করেছেন, UK যা একটি একক পরিমাপ থেকে চার্জ ক্যারিয়ার পরিবহন এবং পুনর্মিলন সম্পর্কিত তথ্য প্রদান করতে পারে। "আমরা আরও অন্বেষণ করতে চাই কিভাবে আমরা আনুমানিক শক্তি আইনের ক্ষয় থেকে পুনঃসংযোগের জন্য মেধার একটি একক, স্কেলার চিত্র পেতে পারি (উদাহরণস্বরূপ, একটি ইউনিটের সাথে একটি সংখ্যা যা 'ভাল থেকে খারাপ' স্কেলের সাথে ভাল সম্পর্ক রাখে)," কিরচার্টজ বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "এটি সূচকীয় ক্ষয়ের চেয়ে কম সোজা হতে পারে তবে এখনও সম্ভব হওয়া উচিত।"

গবেষণায় প্রকাশিত হয় প্রকৃতি উপকরণ.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/shallow-defects-drive-slow-recombination-high-efficiency-in-perovskite-solar-cells/