Kimiawan menggunakan unsur-unsur berlimpah, murah dan tidak beracun untuk mensintesis semikonduktor

Hydrogen (version 1) - Periodic Table of Videos (Juni 2019).

Anonim

Salah satu masalah untuk Javier Vela dan ahli kimia dalam kelompok penelitian Universitas Negeri Iowa adalah bahwa bahan beracun bekerja dengan baik di sel surya.

Dan setiap pengganti perovskit yang mengandung timah yang digunakan di beberapa sel surya harus benar-benar berfungsi. Tapi apa yang bisa mereka temukan untuk mengganti semikonduktor perovskit yang telah begitu menjanjikan dan sangat efisien dalam mengubah sinar matahari menjadi listrik?

Bahan apa yang bisa menghasilkan semikonduktor yang bekerja dengan baik, tetapi aman dan melimpah dan tidak mahal untuk diproduksi?

"Semikonduktor ada di mana-mana, kan?" Kata Vela. "Mereka ada di komputer kita dan ponsel kita. Mereka biasanya dalam produk-produk bernilai tinggi, high-end. Sementara semikonduktor mungkin tidak mengandung bahan langka, banyak yang beracun atau sangat mahal."

Vela, seorang profesor kimia di Iowa State dan rekanan Laboratorium Ames Departemen Energi AS, mengarahkan laboratorium yang mengkhususkan diri dalam pengembangan material berstrukturnano baru. Sambil memikirkan masalah timbal dalam sel surya, ia menemukan sebuah presentasi konferensi oleh para peneliti Massachusetts Institute of Technology yang menyarankan kemungkinan pengganti perovskit dalam semikonduktor.

Mahasiswa lulusan Vela dan Iowa State Bryan Rosales dan Miles White memutuskan untuk fokus pada alternatif berbasis natrium dan memulai pencarian 18 bulan untuk jenis semikonduktor baru.

Mereka datang dengan senyawa yang memiliki sodium, yang murah dan berlimpah; bismuth, yang relatif langka tetapi diproduksi berlebihan selama penambangan logam lain dan murah; dan belerang, unsur paling umum kelima di Bumi. Para peneliti melaporkan penemuan mereka dalam sebuah makalah yang dipublikasikan secara online oleh Journal of American Chemical Society.

Subjudul kertas adalah ringkasan yang baik dari karya mereka: "Menuju Semikonduktor Biokompatibel Bumi-Melimpah."

"Sintesis kami membuka kelas baru semikonduktor terner (tiga bagian) berbiaya rendah dan ramah lingkungan yang menunjukkan properti yang menarik untuk aplikasi dalam konversi energi, " tulis ahli kimia dalam makalah mereka.

Bahkan, Rosales bekerja untuk menciptakan sel surya yang menggunakan bahan semikonduktor baru.

Vela mengatakan variasi dalam sintesis - mengubah suhu reaksi dan waktu, pilihan prekursor ion logam, menambahkan ligan tertentu - memungkinkan para ahli kimia untuk mengontrol struktur material dan ukuran nanokristalnya. Dan itu memungkinkan para peneliti untuk mengubah dan menyempurnakan properti material.

Beberapa sifat material sudah ideal untuk sel surya: Kesenjangan band material - jumlah energi yang diperlukan untuk partikel cahaya untuk menjatuhkan elektron longgar - sangat ideal untuk sel surya. Materi, tidak seperti bahan lain yang digunakan dalam sel surya, juga stabil ketika terkena udara dan air.

Jadi, para ahli kimia berpikir mereka memiliki bahan yang akan bekerja dengan baik di sel surya, tetapi tanpa toksisitas, kelangkaan atau biaya.

"Kami percaya hasil eksperimen dan komputasi dilaporkan di sini, " tulis mereka dalam makalah mereka, "akan membantu memajukan studi fundamental dan eksplorasi bahan-bahan ini dan sejenisnya untuk perangkat konversi energi."

menu
menu