پیشرفت قابل توجهی! ثابت شده است که کلر به طور کامل عملکرد سلول های خورشیدی را تغییر می دهد

همانطور که درک ما از سلول‌های خورشیدی پروسکایت عمیق‌تر می‌شود، دانشمندان در حال کاوش عمیق‌تر در مواد هستند تا ساختار آنها، نحوه جریان الکترون‌ها از میان آنها و هرگونه مانعی که عملکرد را محدود می‌کند را مشاهده کنند.

نشان داده شده است که نقص در مواد، به ویژه در مرزهای بین دانه ها، باعث ایجاد مشکلاتی می شود که منجر به تخریب سریع ساختار در هنگام قرار گرفتن در معرض UV یا رطوبت می شود. در میان بسیاری از روش‌های پیشنهادی برای رفع این مشکل، باتری‌های دوپ‌شده با کلر پیشرفت‌های چشمگیری را نشان داده‌اند.

با این حال، دانشمندان سخت کار کرده‌اند تا توضیح دهند که چرا کلر این اثرات را ایجاد می‌کند یا اینکه آیا پس از رسوب هنوز در مواد وجود دارد یا خیر. این نقطه شروع گروهی از دانشمندان به رهبری موسسه علم و فناوری اوکیناوا (OIST) است. افشان جمشید، دانشمند OIST، توضیح داد: «جامعه پژوهشی نمی داند چرا این پیشرفت ها را می بیند. پس از افزودن، محققان نمی‌توانند کلر را ردیابی کنند - نمی‌توانند تعیین کنند که آیا کلر به ماده پروسکایت نفوذ می‌کند، روی سطح می‌ماند یا حتی در طول فرآیند تولید مواد را ترک می‌کند.

به منظور ارائه پاسخ روشن، جمشید و تیم شروع به ساخت فیلم های خورشیدی پروسکایت دوپ شده با کلر و بررسی ساختار آنها در سطح اتمی برای تایید وجود کلر کردند. آنها با استفاده از یک تکنیک تصویربرداری به نام میکروسکوپ تونلی روبشی، حفره های تیره ای را روی سطح لایه نازک مشاهده کردند که در نمونه های بدون دوپینگ کلر وجود نداشت.

لکه های تیره تر روی سطح فیلم تایید شده است که اتم های کلر هستند.

سپس آنها توانستند محاسبه کنند (با کمک همکاران دانشگاه سوژو در چین) که این لکه های سیاه، لکه های ید جایگزین کلر در ساختار پروسکایت هستند. با توجه به وجود کلر بیشتر در مرزهای دانه، آنها اکنون گمان می کنند که کلر می تواند به کاهش تعداد عیوب سطحی در مواد و افزایش پایداری آن کمک کند. کار آنها به طور کامل در مقاله منتشر شده در Energy and Environmental Science با عنوان "بینش های مقیاس اتمی در افزایش پایداری سطح پروسکایت یدید سرب متیل آمونیوم از طریق رسوب کنترل شده کلرید سرب" منتشر شده است.

این گروه همچنین زمان‌های مختلف رسوب‌گذاری را برای تغییر غلظت نهایی کلر در ماده آزمایش کردند. از این طریق، آنها می توانند ادعا کنند که 14.8٪ غلظت سطحی ایده آل کلر برای بهبود پایداری را نشان می دهد. هر گونه بهبود کمتر چندان قابل توجه نخواهد بود و کلر بالاتر شروع به تغییر کامل سایر خواص پروسکایت می کند.

آنها قصد دارند به تحقیق در مورد چگونگی استفاده از کلر به عنوان یک عامل دوپینگ برای پروسکایت ادامه دهند و قدم بعدی ایجاد یک سلول خورشیدی کاملاً قابل بهره برداری بر اساس لایه های پروسکایت دوپ شده با کلر است. جمشید گفت: "تحقیقات اساسی مانند این بسیار مهم است - آنها به مهندسان تجهیزات کمک می کنند تا فرآیند تولید بهینه را بدون نیاز به آزمون و خطای بیش از حد تعیین کنند." "با درک اینکه چگونه ناخالصی ها می توانند مواد را بهبود بخشند، همچنین می تواند ما را در یافتن مخلوط های شیمیایی جدید که ممکن است اثرات بهتری داشته باشند، راهنمایی کند."