Netikėta pilka zona gali sukelti ilgalaikes saulės elementus

Suspense: Murder Aboard the Alphabet / Double Ugly / Argyle Album (Birželis 2019).

Anonim

Viskonsino-Madisono universiteto medžiagų inžinieriai padarė nuostabų atradimą, kuris gali žymiai pagerinti saulės energijos suvartojimo prietaisų tarnavimo laiką.

Išvados leido jiems pasiekti ilgesnį laiką, kai pagrindinis komponentas yra kai kurių fotoelektrinių elementų, vadinamų fotoelektrocheminiu elektrodu, kuris naudoja saulės spindulius, padalindamas vandenį į vandenilio ir deguonies sudedamąsias dalis.

"2018 m. Liepos 24 d." Žurnale " Nano Letters" paskelbtame straipsnyje "UW-Madison Materials Science and Engineering Ph.D." vadovaujama komanda. studentas Yanhao Yu ir jo patarėjas profesorius Xudongas Wang aprašė strategiją, kurios metu fotocheminio elektrodo eksploatavimo trukmė praėjo 500 valandų - daugiau nei penkis kartus viršija įprastą 80 valandų trukmę.

Paprastai šie elektrodų tipai yra pagaminti iš silicio, kuris gerai skaido vandenį, bet yra labai nestabilus ir greitai susilpnėja, kai liečiasi su korozinėmis sąlygomis. Norint apsaugoti šiuos elektrodus, inžinieriai dažnai ploni paviršių.

Tai taktika, dėl kurios vėluoja jų galimas sugadinimas, kartais po kelių dienų, o kartais ir per kelias valandas.

"Veikimas labai skiriasi, ir niekas nežino, kodėl. Tai didelis klausimas, - sako Wangas, UW-Madisono medžiagų mokslų ir inžinerijos profesorius.

Įdomu tai, kad tyrėjai nepadarė jokių dengiamojo medžiagos pakeitimų. Priešingai, jie padidino elektrodo eksploatavimo trukmę, taikydami net platesnę titano dioksido dangą nei įprastai.

Kitaip tariant, mažiau buvo daugiau.

Šio išskirtinio veikimo pagrindas buvo komandos atradimas apie titano dioksido plonų plėvelių atominę struktūrą, kurią mokslininkai sukūrė taikydami metodą, vadinamą atominio sluoksnio nusodinimu.

Anksčiau mokslininkai manė, kad titano dioksido plonuose plėveliuose esantys atomai yra pripažinę vieną iš dviejų konformacijų: jie yra sujudinti ir sutrikdyti būklėje, vadinamos "amorfine", arba užfiksuoti į reguliariai kartojamą ir nuspėjamą būdą, vadinamą kristaline forma.

Svarbiausia, kad mokslininkai buvo įsitikinę, kad visi tam tikros plonos plėvelės atomai elgėsi taip pat. Kristalinis arba amorfinis. Juoda arba balta. Ne tarpinis.

Tačiau kolegos Wang'o išradimai yra pilka erdvė: jie matė, kad galutinėse dangose ​​išliko nedidelės tarpinės valstybės kišenės - atominė struktūra tose srityse nebuvo nei amorfinė, nei kristalinė. Šie tarpiniai produktai niekada nebuvo pastebėti anksčiau.

"Tai yra pažangiausias medžiagų sintezės mokslo bruožas", - sako Wang. "Mes galvojome, kad kristalizacija nėra tokia paprasta, kaip žmonės tiki".

Stebėti šiuos tarpinius produktus nebuvo lengva. Įveskite Wango kolegos Paulą Voylesą, mikroskopijos ekspertą, kuris panaudojo UW-Madisono unikalias galimybes atlikti sudėtingus nuskaitymo transmisijos elektroninius mikroskopinius matavimus, leidžiančius jam aptikti mažus struktūros.

Tada mokslininkai nustatė, kad šie tarpiniai komponentai sumažino titano dioksido plonų plėvelių tarnavimo trukmę, todėl elektroninės srovės spinduliai, kurie sumušė nedideles skylutes apsauginiuose dangose.

Tokių tarpinių medžiagų pašalinimas, todėl prailgina dangos eksploatavimo laiką - taip pat paprasta, kaip naudoti plonesnį plėvelę.

Skiediklio plėvele sudėtingesni tarpiniai produktai susidaro per plėvelę, todėl, sumažinant storį trimis ketvirčiais (nuo 10 nanometrų iki 2, 5), mokslininkai sukūrė dangas, kurios trunka daugiau nei penkis kartus ilgiau nei tradicinės dangos.

Ir dabar, kai jie atrado šias savitas struktūras, mokslininkai nori daugiau sužinoti apie tai, kaip jie formuoja ir veikia amorfines kino savybes. Tai žinios, kurios galėtų atskleisti kitas jų pašalinimo strategijas - tai ne tik pagerintų našumą, bet ir atveria naujas galimybes kitoms su energija susijusioms sistemoms, tokioms kaip katalizatoriai, saulės elementai ir baterijos.

"Šie tarpiniai produktai gali būti labai svarbūs dalykai, kurių nebuvo pamirštama", - sako Wang. "Jie gali būti svarbus aspektas, valdantis filmo savybes."

menu
menu