Toronton yliopiston tutkijat ovat yhdistäneet kaksi uutta tekniikkaa seuraavan sukupolven aurinkoenergialle ja huomanneet, että kumpikin auttaa vakauttamaan toisiaan. Tuloksena oleva hybridimateriaali on tärkeä askel kohti aurinkoenergian kustannusten vähentämistä samalla kun moninkertaistetaan sen käyttötapoja.
Piistä valmistetuille aurinkokennojen tehokkuudelle on tietty yläraja. Professori Ted Sargentin johtama ryhmä etsii täydentäviä materiaaleja, jotka voivat parantaa piin keräyspotentiaalia absorboimalla niitä valon aallonpituuksia, joihin pii ei kykene.
- Kaksi käyttämäämme tekniikkaa ovat perovskiittikiteet ja kvanttipisteet. Nämä molemmat soveltuvat liuosprosessointiin eli ne voidaan tulostaa joustavalle muoville tai yhdistää piiaurinkokennojen pintoihin, Sargent toteaa.
Yksi keskeisistä haasteista sekä perovskiiteille että kvanttipisteille on vakaus. Huoneenlämpötilassa tietyillä perovskiittityypeillä on 3D-kiderakenteessaan ominaisuus, joka tekee niistä läpinäkyviä eivätkä ne enää täysin absorboi auringonvaloa.
Kvanttipisteet on puolestaan peitettävä passivointikerroksella. Se on vain yhden molekyylin paksuinen ja estää kvanttipisteiden tarttumisen toisiinsa. Mutta yli 100 asteen lämpötilat voivat tuhota passivointikerroksen.
Julkaistussa raportissa tutkijat esittävät tavan yhdistää perovskiitteja ja kvanttipisteitä niin, että ne stabiloivat molempia. – Tähän asti tutkijat ovat yrittäneet käsitellä näitä kahta haastetta erikseen, toteaa Mengxia Liu, tutkimuspaperin johtava kirjoittaja.
- Tutkimuksessa osoitettiin perovskiittejä että kvanttipisteitä sisältävien hybridirakenteiden onnistuneen kasvun", kertoo Liu, joka on nyt tutkijatohtori Cambridgen yliopistossa.
Tutkijat tuottivat kahta tyyppiä hybridiämateriaalia. Yksi niistä oli pääasiassa kvanttipisteitä, joissa oli noin 15 tilavuusprosenttia perovskiittejä ja se suunniteltiin muuntamaan valoa sähköksi. Toinen oli pääasiassa perovskiittejä, joissa oli noin 15 tilavuusprosenttia kvanttipisteitä ja se sopii paremmin muuntelemaan sähköä valoksi esimerkiksi osana ledejä.
Ryhmä osoitti, että perovskiittirikas materiaali pysyi vakaana ympäristöolosuhteissa noin kymmenen kertaa pidempään kuin materiaalit, jotka koostuvat pelkästään samasta perovskiitistä. Kvanttipistemateriaalin kokkaroituminen oli viisi kertaa pienempi kuin jos niitä ei olisi stabiloitu perovskiiteillä.
Jatkossa tutkijat toivovat, että aurinkokennojen valmistajat ja teollisuuden tutkijat hyödyntäisivät tutkimustuloksia luomaan liuosprosessoituja aurinkokennoja, jotka täyttävät kaikki samat kriteerit kuin perinteinen pii.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 19.8.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
