MForum.ru
04.07.2019,
Класс минералов, например, титанат стронция или трисульфид циркония (ZrS3), с высокими диэлектрическими свойствами.
Перовскиты и материалы на их основе обладают широкой регулируемой запрещенной зоной, что позволяет им улавливать и преобразовывать в электроэнергию большой сегмент излучаемого Солнцем спектра, особенно высокоэнергетический синий край видимого излучения.
Кроме того, перовскитная технология – это недорогое тонкопленочное решение, в котором используют доступные и недорогие исходные материалы. Процесс производства также не отличается высокой сложностью, что делает производство таких панелей экономически выгодным вариантом для переходу к крупномасштабному использованию солнечной энергии.
При использовании титаната стронция в транзисторах, это позволяет отказаться от диоксида кремния и в 3-4 раза снизить толщину транзисторов и, соответственно, снизить ток утечки, повысив плотность транзисторов на чипе, с соответствующим уменьшением энергопотребления. Motorola, например, показала КМОП-транзистор на базе этой технологии и нанесение пленки первскитов на поверхность 20 см кремниевой пластины.
Двумерный слой трисульфид циркония ZrS3 можно использовать вместо слоя органического полупроводника при производстве более долговечных светодиодов. Органические полупроводники долговечностью зачастую не отличаются, например, это касается синих светодиодов, используемых в полупроводниковых дисплеях.
Галогенидные тонкопленочные перовскиты пробуют использовать в фотовольтаике для создания высокоэффективных солнечных элементов и светодиодов, в перспективе от материала ожидают возможности выпускать на его основе фотодетекторы, светодиоды, лазеры и дисплеи. Экспериментальные элементы на базе перовскитов показывают эффективность пробразования света в электроэнергию на уровне до 25,2%-28%, что очень близко к показателям "классических" кремниевых элементов (26,7% на август 2019). Тонкопленочный перовскитный материал изготавливают в виде сэндвича. Электроны собираются между слоями, так энергия солнечного света преобразуется в электрическую.
Среди преимуществ материала - дешевизна производства, возможность печати солнечных батарей с помощью струйного или матричного принтера. Дополнительный плюс - возможность их изготовления на гибких подложках, что позволяет монтировать их не только на прямые, но и криволинейные поверхности.
Недочеты некоторых современных перовскитов: нестабильны, быстро деградируют, могут быть хрупкими, могут содержать свинец (неэкологично).
Кто работает с перовскитами в России
НИТУ МИСиС (Данила Саранин, Дмитрий Муратов, Артур Иштеев и другие)
Университет ИТМО, С.Петербург
Разработки на основе перовскитов в мире
Великобритания, Oxford PV (Oxford Photovoltaic), Лондон
США, Калифорнийский Университет, Беркли
США, Университет Пердью (Purdue University)
США, Политехнический институт Ренсселера (ПИР)
Нидерланды, Гронингенский Университет
Сингапур, Наньянский технологический университет
Япония, Токийский технологический институт
Япония, Университет Тохоку
Италия, Университет Tor Vergata, Милан
Новости
2024.06.22 В Германии произведен тандемный фотовольтаический модуль большого размера с высокой эффективностью. Лондонский стартап специализирующийся в области фотовольтаики, Oxford PV (Oxford Photovoltaic), спин-офф Оксфордского университета, выпустил на производстве в Германии панель площадью 1,57 кв.м из 60 элементов, использующую тандемную технологию перовскит-на-кремнии.
Показатель эффективности этой панели - 26,9%, эффективность была независимо измерена и сертифицирована Fraunhofer CalLab. Вес панели - менее 25 кг. Панели с такими массо-габаритными свойствами отлично подходят для применения в частных домах.
Как заявляют в компании, новая технология позволит домовладельцам, а также коммерческим и коммунальным предприятиям получать заметно больше электроэнергии при той же занимаемой площади.
Теоретическим пределом эффективности технологии перовскит-на-кремнии считается 43%, что значительно больше, чем теоретический предел в 29% для только-кремний элементов.
Производственный процесс Oxford PV подразумевает интеграцию фотовольтаических элементов на основе перовскита-на-кремнии с обычными кремниевыми солнечными элементами. Упрощенно говоря, можно взять обычную кремниевую фотовольтаическую панель, и на ее поверхность напылить пленку перовскита, создав тем самым второй элемент. Впервые Oxford PV показала эффективность такого «сэндвича» в лабораторных экспериментах в 2021 году, теперь речь о промышленном экземпляре.
Как сообщает компания, традиционные небольшие кремниевые элементы 166х166 мм обычно обеспечивают эффективность 20-22%, но при создании на них пленки перовскита эффективность «сэндвича» может превышать 30%.
Компания открыла производство фотовольтаических элементов по данной технологии на заводе в Бранденбруге-на-Хафеле, Германия. К этому производству компания шла давно, последовательно обещая наладить производство к концу 2018, 2021 и, так далее, года, но теперь такое производство, наконец, создано. Компания планирует нарастить производство тандемных солнечных элементов до гигаваттных объемов в течение нескольких ближайших лет, чтобы удовлетворить потребности рынка, оцениваемые в тераваттах.
2020.02.04 В НИТУ МИСиС разработали модификацию светодиода с использованием в качестве электрон-транспортного слоя двумерный слой трисульфид циркония, ZrS3.
источник иллюстрации
Такой светодиод в отличие от традиционного, с использованием органического слоя, может оказаться значительно более долговечным. Это обещает решить проблему деградации светодиодных дисплеев, например, в смартфонах, планшетах и телевизорах. Важно также то, что двумерный слой ZrS3 сформирован промышленным методом так называемой слот-матричной печати, что дает потенциал адаптации технологии для серийного производства светоизлучающих диодов нового типа. Статься о разработке опубликована в журнале Applied Materials & Interfaces.
2020.01.28 В Калифорнийском Университете в Беркли создали светодиод синего цвета из галогенидного перовскита. Результаты исследований опубликованы в Science Advances. Ранее были созданы красные и зеленые перовскитные светодиоды. Новая разработка позволит выпустить дисплеи нового типа. Гелогенидные перовскиты состоят из атомов двух металлов, брома и йода, и галогена - хлора. Первоначально им прочили активное использование в фотовольтаике, но, как видим, спектр возможных применений постоянно расширяется, поскольку всех привлекает дешивизна и легкость изготовления перовскитов. В Беркли для создания синих светодиодов создали образцы соединения, которое содержит катионы н-бутиламмония, цезия и свинца. Анионом в нем выступает бром. Излучение возможно на трех длинах волн: 416, 445, 473нм. К сожалению, соединение оказалось температурно нестабильным - с повышением температуры длина волны смещается в зеленую часть спектра. / indicator.ru
2019.11.19 Перовскиты в фотовольтаике. Ученые Гронингенского университета, Нидерланды, и Наньянского технологического университета, Сингапур, экспериментируют с комбинацией перовскита с органическим акцептором так называемых "горячих электронов". Такой подход, как ожидается, позволит задействовать в производстве электричества избыточную энергию фотонов. / MForum.ru
2019.11.17 Перовскиты в фотовольтаике. В Университете Пердью (Purdue University) группа исследователей под руководством профессора Доу Лэтяня (Letian Dou) разработали гибридный слоеный материал из органических и неорганических компонентов. Он не содержит свинца и отличается повышенной стабильностью. / mforum.ru
2019.10.04 Перовскитную пленку пробуют применить для создания мини-фотоэлементов, питающих сенсоры. Информацию с этих сенсоров можно считывать сканерами RFID.
2019.09.27 В Университете Тохоку, Япония, задействовали всенаправленную фотолюминисцентную спектроскопию (ВНПЛ) для оценки качества кристаллов. В частности с помощью ВНПЛ оценивали кристаллы свинцовых галоидных перовскитов.
ВНПЛ хороша тем, что позволяет бесконтактно зондировать кристалл, не разрушая его, при этом удается оценивать свойства кристалла.
Теперь ученые планируют задействовать ВНПЛ для сравнения различных типов перовскитных материалов, что позволит быстрее отбирать наиболее эффективные. Как ожидается, это поможет созданию более эффективных солнечных батарей, светодиодов и ряда других устройств. ftimes.ru
2019.09.16 В НИТУ МИСиС и Университете Tor Vergata (Милан, Италия) обнаружили, что добавление (допирование) двумерных структур карбида титана (максенов) в фотоэлемент на базе перовскита повышает его эффективность до 20,64%. Максены позволяют вести "тонкую настройку" поверхностных свойств перовскита. Были испытаны конфигурации с внедрением максенов в фотопоглощающий перовскитный слой, в электронно-транспортный слой диоксида титана, а также на «интерфейс» между ними. Выявлено, что эффект ярче всего проявляется тогда, когда максены добавлены во все слои (фотопоглощающий слой перовскита, в электронно-транспортный слой диоксида титана, а также на интерфейс между ними). Эксперименты подтвердило также моделирование полученных структур. Результаты исследования опубликованы в Nature Materials. Подробнее на русском: indicator.ru
2019.09.16 Ученые Политехнического института Ренсселера (ПИР), под руководством Цзян Ши, выяснили, что уменьшение плотности дефектов (кристаллических дислокаций) в перовскитах может существенно повысить его производительность. Уменьшение плотности дислокаций более, чем на порядок приводит к увеличению времени жизни электрона в 4 раза. / nature.com
2019.08.12 Исследователи Токийского технологического института, возглавляемые профессором Хидео Хосоно, научились создавать высокоэффективные диоды (PeLED) с рекордной яркостью на основе 3D-перовскитов. Разработанный ими экземпляр прибора отличается низким рабочим напряжением при высокой яркости и энергоэффективности.
Подробнее: titech.ac.jp
2019.06.13 В НИТУ МИСиС и университете ИТМО создали экспериментальный прототип тонкопленочного фотоэлектронного прибора на базе гибридного полупроводника - галогенидного перовскита. Созданный прототип может работать и как солнечный элемент, и как светодиод. Режим работы прототипа зависит от подаваемого на него напряжения. До 1 В - солнечный элемент, более 2 В - включается режим светодиода. Источник: russianelectronics.ru
Ученые добились значительного повышения стабильности и эффективности приборов на базе перовскитов за счет добавления в структуру прослойки такого полупроводника, как йодид меди (CuI). Прослойка p-типа, добавлена между гибридным перовскитом MAPbI3 (метилламин-свинец-йод-3) и дырочно-транспортным слоем NiO (оксида никеля). Аналогичные попытки стабилизации были и ранее, но использовались более дорогие и более сложные в синтезе материалы, нежели доступный и простой йодид меди. В итоге достигнуто повышение стабильности работы в среднем на 40% при КПД в 15,2%. Толщина готового элемента - менее 1 мкм, в десятки раз меньше, чем у кремниевых элементов. Подробнее: misis.ru
Подписывайтесь на Telegram-канал, посвященный микроэлектронике
подписывайтесь: на Facebook-страницу, посвященную микроэлектронике
+ +
© Алексей Бойко,
Публикации по теме:
04.02. [Краткие новости] В НИТУ "МИСиС" разработали светодиод с использованием двумерного перовскитного материала / MForum.ru
04.11. [Краткие новости] Фотовольтаика / MForum.ru
01.10. [Краткие новости] Перспективные материалы и технологии / MForum.ru
04.03. [Краткие новости] Термины рынка микроэлектроники / MForum.ru
21.02. [Краткие новости] Микроэлектроника / MForum.ru
Перовскиты и RFID. Любопытную идею проверили в MIT, США. Ранее уже пробовали снабжать RFID метки мини-солнечной батареей, чтобы сделать метки активными.
При использовании классической фотовольтаики идея работала плохо, особенно в помещениях с искусственным светом. Как оказалось, при использовании перовскитных пленок результат получится иной. Комбинируя RFID-метку и перовскитные пленки с различными сенсорами можно использовать технологию RFID для считывания данных с сенсоров на расстояниях в разы больших, чем в сценарии с пасивной меткой без собственного источника питания.
Более того, энергетика перовскитных пленок такова, что даже миниатюрная панель позволяет запитать целую группу сенсоров, что позволяет создавать "мультидатчики", способные годами выдавать данные замеров каждые несколько секунд.
Интересная и перспективная идея, учитывая грядущее развитие IoT?
Источник:
Перовскиты и фотовольтаика. Перовскитные элементы хотелось бы применять в фотовольтаике, поскольку они обладают к.п.д. до 28% в отличие от кремниевых с к.п.д. 15-18%. Но пока не применяют из-за их крупкости, а также из-за того, что в современных перовскитных фотобатареях высоко содержание растворимого в воде свинца.
В Университете Пердью (Purdue University) группа исследователей под руководством профессора Доу Лэтяня (Letian Dou) разработали гибридный слоеный материал из органических и неорганических компонентов. Он не содержит свинца и отличается повышенной стабильностью. Об исследовании 11 ноября 2019 написал журнал
Для демонстрации возможностей нового материала ученые создали на его основе полевой транзистор, об этом сообщал в сентябре 2019 года
На технологию подана патентная заявка.
Источник:
Перовскиты и фотовольтаика.
Ученые Гронингенского университета, Нидерланды, и Наньянского технологического университета, Сингапур, экспериментируют с комбинацией перовскита с органическим акцептором так называемых "горячих электронов".
Такой подход, как ожидается, позволит задействовать в производстве электричества в том числе и избыточную энергию фотонов.
В традиционных фотобатареях к.п.д. не слишком велик потому, что фотоны с недостаточной энергией проходят через материал фотоэлектрической панели без поглощения, и, напротив, энергия более высокочастотных фотонов рассеивается без пользы, переходя в тепло. Электрическую энергию дают только фотоны со строго определенным объемом энергии.
Решение проблемы видится в переходе к использованию материала, который обладает так называемой расширенной запрещенной зоной (разницей в энергиях между самой высокой занятой (ВЗМО) и самой низкой свободной молекулярными орбиталями (НСМО)).
Ученые нашли материал, который по их мнению, в значительной степени отвечает подобным требованиям. Это комбинация гибридного органического/неорганического перовскита и органического материала с широкой запрещенной зоной - батофенантропина (bphen). bphen успешно поглощает "горячие электроны" из перовскитного полупроводника, без необходимости в каких-либо иных ухищрениях.
Следующий шаг, который ученые намерены осуществить, это конструирование практического устройства, которое позволит доказать возможность практического применения обнаруженного эффекта.
Источник:
Создан синий светодиод на базе галогенидного перовскита
В Калифорнийском Университете в Беркли создали светодиод синего цвета из галогенидного перовскита. Результаты исследований опубликованы в Science Advances. Ранее были созданы красные и зеленые перовскитные светодиоды.
Новая разработка в перспективе позволит выпустить дисплеи нового типа.
Гелогенидные перовскиты состоят из атомов двух металлов, брома и йода, и галогена - хлора. Первоначально им прочили активное использование в фотовольтаике, но, как видим, спектр возможных применений постоянно расширяется, поскольку всех привлекает дешивизна и легкость изготовления перовскитов.
В Беркли для создания синих светодиодов создали образцы соединения, которое содержит катионы н-бутиламмония, цезия и свинца. Анионом в нем выступает бром. Излучение возможно на трех длинах волн: 416, 445, 473нм.
К сожалению, соединение оказалось температурно нестабильным - с повышением температуры длина волны смещается в зеленую часть спектра. /
11.10. [Новинки] Анонсы: Представлен Tecno Camon 30S на базе чипсета Helio G100 / MForum.ru
10.10. [Новинки] Слухи: Realme P1 Speed 5G появится в Индии 15 октября / MForum.ru
09.10. [Новинки] Анонсы: Tecno Spark 30C 5G с MediaTek Dimensity 6300 появился в Индии / MForum.ru
09.10. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Honor X7 4G / MForum.ru
09.10. [Технологии] Компоненты: Флагманский 3 нм чипсет Mediatek Dimensity 9400 представлен официально / MForum.ru
08.10. [Новинки] Анонсы: Lava Agni 3 получил 1,74-дюймовый сенсорный AMOLED-экран на задней панели / MForum.ru
08.10. [Новинки] Анонсы: Samsung Galaxy A16 5G получит 6 лет обновлений программного обеспечения / MForum.ru
07.10. [Новинки] Анонсы: Infinix Hot 50i на базе MediaTek Helio G81 представлен официально / MForum.ru
07.10. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Vivo Y300+ / MForum.ru
04.10. [Новинки] Слухи: Google Pixel 9a появился на рендере / MForum.ru
04.10. [Новинки] Слухи: Раскрыты ключевые характеристики Realme GT Neo 7 / MForum.ru
03.10. [Новинки] Анонсы: Garmin Lily 2 Active – смарт-часы сочетающий стиль и спорт / MForum.ru
02.10. [Новинки] Анонсы: Motorola ThinkPhone 25 – смартфон для корпоративных пользователей за 499 евро / MForum.ru
02.10. [Новинки] Анонсы: Бюджетный ZTE Blade A75 5G с 50 Мп камерой представлен официально / MForum.ru
01.10. [Новинки] Анонсы: Представлен Infinix Hot 50 4G с чипсетом Helio G100 и 6,78-дюймовым экраном FHD+ / MForum.ru
01.10. [Новинки] Анонсы: Motorola пообещала для Moto G75 5G обновлять ПО в течение 6 лет / MForum.ru
30.09. [Новинки] Анонсы: Zero Flip – первый складной смартфон Infinix / MForum.ru
27.09. [Новинки] Анонсы: Meizu Lucky 08 – смартфон со ставкой на AI по средней цене / MForum.ru
26.09. [Новинки] Анонсы: Tecno Pop 9 5G – бюджетный смартфон для поколения «альфа» / MForum.ru
25.09. [Новинки] Анонсы: Представлен Redmi Watch 5 Lite с экраном AMOLED, вызовами по Bluetooth и GPS / MForum.ru