Kristal Yarı İletken Verimliliğini Artırmada Yeni Yöntem

Kristal yarı iletken verimliliğini ölçmek için yeni bir yöntem

japon bilim adamları kristal yarı iletkenlerin verimliliğini başarılı bir şekilde saptamanın yeni bir yolunu buldular. Ekip, ilk kez yarı iletkenleri karakterize etmek için ışığı algılamanın bir yolu olan belirli bir fotolüminesans spektroskopisi kullandı. Yayılan ışık enerjisi kristalin kalitesinin bir göstergesi olarak kullanılmıştır. Bu yöntem potansiyel olarak daha verimli ışık yayan diyotlar (LED’ler) ve güneş pilleri ile sonuçlanır. Ek olarak, elektronik alanındaki diğer bazı ilerlemelerde de etkili olabilir. 31 Temmuz 2019’da APL Materyalleri’nde yayınlanan araştırmada, güneş pili performansı için verimli yapıları olan eşsiz malzeme türleri olan kurşun halide perovskites adı verilen kristaller yer alıyor. Kristaller inorganik olan ile birbirine kenetlenmiş bir organik maddeden oluşur.

Perovskitler birçok uygulamaya sahip yarı iletken malzemelerdir. Standart ticari güneş pillerinden daha verimli ve daha kolay üretilebilirler. Ayrıca, bu umut vaat eden kristaller ayrıca ışık kullanan aktif elektronik cihazlar, sensörler ve ışıkla çalışan diğer cihazlara yol açabilir ve ışığı kullanan optoelektronik üreticilerine daha düşük maliyetle daha yüksek verim getirebilir. Ek olarak, bu kristaller güneş enerjisi toplama potansiyeline sahiptir. Çoğu güneş hücresi, işlem için nispeten basit ve etkili bir malzeme olan silikon kristallerinden yapılır. Bununla birlikte, perovskite bazlı cihazların silikondan daha yüksek dönüşüm verimleri sunması muhtemeldir.

Fotolüminesansı anlamak, güneş pilleri, LED’ler ve ışık sensörleri de dahil olmak üzere ışığı kontrol eden, üreten veya tespit eden cihazlar tasarlamak için önemlidir. Şimdiye kadar, bu tespitler büyük ölçüde perovskite bazlı yarı iletkenlerin verimliliğini tahmin etmenin bir yolu olarak teorik modellemeye dayanmaktadır. Bu araştırma için, yazarlar 2016’da başlangıçta Çok Yönlü Fotolüminesans Spektroskopisi veya “ODPL Spektroskopisi” adlı bir teknik uygulamışlardır. İşlem, kristallerin elektronik yapılarını her yönden incelemek ve kristallerin özelliklerini kolayca ve hızlı bir şekilde ölçmelerini sağlamak için temassız, tahribatsız bir yöntemdir.

Bir sonraki önemli adım, farklı perovskite malzemelerinin araştırılması için ODPL spektroskopisinin uygulanmasıdır. Bu, kristal bazlı yarı iletkenlerin yanı sıra daha verimli olanların daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir. Yazarlar gelecekteki çalışmalarının hem kristal verimliliğini arttırmaya hem de tüm materyal alanlarında birleştirilmesini sağlamaya odaklanacağını belirtiyorlar.