Матеріал майбутнього? Перовскіти світяться й зберігають тепло!

Гібридні перовскіти, що змінюють форму, відкривають нові перспективи для розвитку сонячних та світлодіодних технологій.

Інноваційні властивості гібридних перовскітів

Нині значні зусилля дослідників спрямовані на пошук ефективних і відновлюваних енергетичних рішень. Перспективним матеріалом є «перовскіти Раддлсдена-Поппера»— це шаруваті структури, що складаються з чергування органічних і неорганічних шарів. Завдяки цим особливостям, перовскіти активно досліджуються для використання в «світлодіодах» (LED), сонячних батареях і системах зберігання тепла. Властивості перовскітів динамічно змінюються при переходах між різними агрегатними станами.

Перовскіти та динамічний контроль властивостей

Нещодавнє дослідження лабораторії Бішака, проведене аспірантом Перрі Мартіном, демонструє унікальні зміни властивостей перовскітів при фазових переходах. «Фазовий перехід»— це перетворення речовини з одного стану в інший, наприклад, перехід льоду в воду. Дослідники використовували «спектроскопію поглинання та випромінювання», залежну від температури, а також «дифракцію рентгенівських променів», щоб спостерігати ці зміни. Виявилося, що зміна температури значно впливає на структуру і оптичні властивості перовскітів.

«Органічні ланцюги перовскітів, подібні до жирних кислот, при нагріванні починають „плавитися“, втрачаючи свою структуру»,— зазначає Коннор Бішак, старший автор дослідження. «Це плавлення впливає на неорганічні компоненти, змінюючи довжину хвилі і кількість випромінюваного світла». Подібні зміни роблять перовскіти дуже перспективними для виготовлення переналаштовуваних LED-пристроїв.

Молекулярна налаштованість перовскітів

Перовскіти легко налаштовуються на молекулярному рівні, що дозволяє контролювати довжину хвилі випромінювання. «Довжину хвилі можна регулювати від ультрафіолетового до ближнього інфрачервоного спектра»,— підкреслює Бішак. Завдяки цій гнучкості перовскіти ідеально підходять для систем зберігання енергії, особливо для накопичення теплової енергії. Вони витримують багаторазові цикли нагрівання і охолодження майже без втрати ефективності.

Переваги перовскітів для сонячних технологій

Особливий інтерес перовскіти викликають у сфері сонячної енергетики, де традиційно використовується кремній. Однак кремній має обмеження, такі як складний і дорогий виробничий процес. На противагу цьому перовскіти— матеріали, які можна переробляти, створюючи сонячні елементи «майже так само легко, як друк чорнилом», за словами Бішака. Перовскіти можуть значно покращити ефективність існуючих кремнієвих сонячних елементів.

Завдяки таким характеристикам, перовскіти мають величезний потенціал для майбутніх енергетичних технологій. Їх легкість у налаштуванні та сумісність з сучасними процесами робить їх ідеальними кандидатами для наступного покоління сонячних і світлодіодних технологій.