Perovskite là một khoáng chất oxit canxi titan, có công thức hóa học CaTiO3. Khoáng vật được Gustav Rose phát hiện ở dãy núi Ural của Nga vào năm 1839 và được đặt tên theo nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski (1792–1856).

Thuật ngữ cấu trúc perovskite và perovskite thường được sử dụng thay thế cho nhau – nhưng trong khi perovskite thực sự (khoáng chất) được hình thành từ canxi, titan và oxy ở dạng CaTiO3, cấu trúc perovskite là bất kỳ thứ gì có dạng chung ABX3 và cấu trúc tinh thể giống như perovskite (khoáng sản).

Cách đơn giản nhất để mô tả cấu trúc perovskite là một ô đơn vị hình khối với các nguyên tử titan ở các góc (màu xám), các nguyên tử oxy ở điểm giữa của các cạnh (màu lục và màu xanh lam) và một nguyên tử canxi (màu tím) ở trung tâm. (Các màu tối được sử dụng để biểu thị các lớp ở phía sau.)

Mạng tinh thể perovskite
Mạng tinh thể perovskite

Sự sắp xếp mạng tinh thể perovskite có thể được mô tả như một cation nguyên tử hoặc phân tử lớn (tích điện dương) loại A ở tâm của một khối lập phương. Các góc của khối lập phương sau đó được chiếm bởi các nguyên tử B (cũng là các cation tích điện dương) và các mặt của khối lập phương được chiếm bởi một nguyên tử X nhỏ hơn mang điện tích âm (anion).

Phụ thuộc vào nguyên tử/phân tử nào được sử dụng trong cấu trúc, perovskite có thể có một loạt các đặc tính thú vị ấn tượng bao gồm “từ điện trở khổng lồ” – điện trở của chúng thay đổi khi chúng được đặt trong từ trường (có thể hữu ích cho vi điện tử). Một số Perovskite là chất siêu dẫn, có nghĩa là chúng có thể dẫn điện mà không có điện trở nào cả. Vật liệu perovskite thể hiện nhiều tính chất thú vị và hấp dẫn khác. Tính sắt điện, trật tự điện tích, vận chuyển phụ thuộc spin, nhiệt điện cao và sự tương tác của các đặc tính cấu trúc, từ tính và vận chuyển là những đặc điểm thường được quan sát thấy trong họ này. Do đó, perovskites nắm giữ những cơ hội thú vị cho các nhà vật lý, hóa học và nhà khoa học vật liệu.

Các ứng dụng Perovskite

Vật liệu perovskite thể hiện các tính chất vật lý hấp dẫn và khác thường đã được nghiên cứu rộng rãi cho cả ứng dụng thực tế và mô hình hóa lý thuyết, đồng thời khoa học vật liệu và ứng dụng của perovskite là một lĩnh vực nghiên cứu rộng mở ra nhiều khám phá mang tính cách mạng cho các khái niệm thiết bị mới. Các ứng dụng tiềm năng của perovskite rất đa dạng và bao gồm việc sử dụng trong các cảm biến và điện cực xúc tác, một số loại pin nhiên liệu, pin mặt trời, laser, thiết bị bộ nhớ và ứng dụng điện tử học spin.

Quang điện

Pin mặt trời hiện là ứng dụng perovskite nổi bật nhất, vì perovskite tổng hợp được công nhận là vật liệu cơ bản rẻ tiền tiềm năng cho quang điện thương mại hiệu quả cao. Các PV perovskite liên tục được nghiên cứu và cải tiến, tăng từ mức chỉ 2% năm 2006 lên hơn 20,1% vào năm 2015. Các chuyên gia dự báo rằng thị trường cho PV perovskite sẽ đạt 214 triệu USD vào năm 2025.

Quang điện perovskite có khoảng cách dải rộng. Điều này tạo ra cơ hội kết hợp chúng với công nghệ quang điện có khe hở dải tần thấp, giúp nâng cao hiệu quả và sẽ quan trọng trong một thị trường cạnh tranh cao, nơi chi phí hệ thống phụ thuộc vào hiệu quả. Ngoài ra, pin mặt trời perovskite cung cấp các thuộc tính bổ sung như tính linh hoạt, bán trong suốt, màng mỏng, trọng lượng nhẹ và chi phí xử lý thấp.

Perovskite ban đầu bắt đầu như một biến thể đơn giản của DSSC, trong đó perovskite chỉ là thuốc nhuộm, nhưng cấu trúc thiết bị đã được phát triển theo hướng một hệ thống kiến ​​trúc phẳng mới và tiềm năng. Perovskite mang lại lợi thế đáng kể so với silicon trong các ứng dụng quang điện vì perovskite phản ứng với dải tần số ánh sáng nhìn thấy rộng hơn, có nghĩa là nó chuyển đổi nhiều ánh sáng mặt trời thành điện năng hơn so với silicon.

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng hoàn toàn về mặt thương mại và pin mặt trời perovskite sẽ cần phải đối mặt với một số thách thức trước khi có thể đạt được thành công về mặt thương mại; Trong số những vấn đề này có độ bền, độ ổn định, độ ổn định kém trong không khí ẩm của tế bào và nguy cơ các thiết bị này có thể giải phóng chì, một nguyên tố có độc tính cao, ra môi trường.

 

Rate this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

  • Liên Hệ 0973.356.328