Perovskit yarı iletkenleri, yeni nesil güneş pilleri için umut verici malzemeler olarak kabul ediliyor. Bir yarı iletkenin fotovoltaik için uygunluğu diğerlerinin yanı sıra fotolüminesans kuantum verimliliği ile yansıtılır. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (Karlsruhe Institute of Technology / KIT) araştırmacıları, perovskit filmlerin fotolüminesans kuantum verimliliğinin ilk kez tam olarak belirlenebildiği bir model geliştirdi.
Adını özel kristal yapılarından alan bu yarı iletkenler ile geçmiş yıllarda önemli bir verimlilik artışı sağlandı. Perovskit güneş pilleri, silikon güneş pillerininkine oldukça yakın olan yüzde 25,5’e varan bir verime ulaştı. Ancak bu değere yaklaşmak için perovskit yarı iletkenlerinin optoelektronik kalitesinin daha da arttırılması gerekiyor. Prensip olarak, fotovoltaik için uygun malzemelerin sadece ışığı emmesi değil, aynı zamanda verimli bir şekilde yayması da bekleniyor. Bu süreç, fotolüminesans olarak biliniyor.
KIT araştırmacıları, perovskit filmlerin fotolüminesans kuantum verimliliğinin ilk kez tam olarak belirlenebildiği bir model geliştirdi. Bu bağlamda KIT’in Mikroyapı Teknolojisi Enstitüsü (Institute of Microstructure Technology / IMT) ve Işık Teknolojisi Enstitüsü (Light Technology Institute / LTI) araştırmacıları Heidelberg Üniversitesi Gelişmiş Malzemeler Merkezi (Center for Advanced Materials / CAM) ve Dresden Teknik Üniversitesi’nden bilim insanları ile birlikte, şimdi bir model geliştirdiler. Böylece ilk defa perovskit filmlerin fotolüminesans kuantum verimliliğini güvenilir ve kesin olarak belirlediler. Araştırmanın sonuçları Matter Dergisi’nde yayınlandı.
Araştırmacılar, modellerini en yüksek fotolüminesans kuantum verimliliğine sahip perovskitlerden biri olan metilamonyum kurşun triiyodüre (CH 3 NH 3 PbI 3 ) uyguladı. IMT Yeni Nesil Fotovoltaik Grubu Gelişmiş Optik ve Malzemeler Başkanı Dr. Ulrich W. Paetzold, “Sonuçlarımız, bu malzemelerin optimizasyon potansiyelinin tahmin edilenden çok daha yüksek olduğunu gösteriyor.” dedi.
Ekip, modele dayalı, çeşitli perovskit malzemelerinin fotolüminesans kuantum verimliliklerinin hesaplanabildiği, açık kaynaklı bir uygulama sunuyor.