Energieministerium erneuert NRELs Zentrum für hybride organisch-anorganische Halbleiter für Energie

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Modernste Halbleiterforschung an der National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums (DOE) wird am fortgesetzt Zentrum für hybride organisch-anorganische Halbleiter für Energie (CHOISE) im Rahmen der letzte Woche angekündigten Finanzierung.

In den letzten vier Jahren haben Forscher bei CHOISE, einem Energy Frontier Research Center innerhalb des DOE Office of Basic Energy Sciences, studiert Hybrid-Perowskit-Halbleitereigenschaften die zu neuen energieeffizienten fortschrittlichen Technologien führen können. Die Verlängerung in Höhe von 13,3 Millionen US-Dollar ermöglicht weitere vier Jahre dieser Arbeit.

Die Forschung bei CHOISE zielt darauf ab, die Wechselwirkungen zwischen den organischen und anorganischen Teilkomponenten in Hybridhalbleitern zu nutzen. Jeder hat seine eigenen Vorteile für saubere Energieanwendungen, aber die Verbindung der beiden bietet beispiellose Möglichkeiten zur Kontrolle der Halbleitereigenschaften.

„Es gibt große Anstrengungen innerhalb des DOE und auf der ganzen Welt, hybride Perowskit-Halbleiter für Solarzellen zu entwickeln“, sagte Matthew Beard, CHOISE-Direktor und Senior Research Fellow im Chemistry and Nanoscience Center des NREL. „Dazu müssen wir verstehen, wohin die Energie geht, wenn Sie Licht absorbieren? Wie lenken Sie sie in die gewünschte Richtung? Und wie diese Eigenschaften aus der molekularen Struktur des Hybridhalbleiters abgeleitet werden Arten von grundlegenden wissenschaftlichen Fragen, die wir zu beantworten versuchen.”

Beard erhielt kürzlich den Ernest Orlando (EO) Lawrence Award, der US-Wissenschaftler und -Ingenieure in der Mitte ihrer Karriere für außergewöhnliche wissenschaftliche, technische und ingenieurwissenschaftliche Leistungen auszeichnet. Er stellte fest, dass CHOISE in den letzten vier Jahren bedeutende Beiträge geleistet hat, einschließlich der Einführung von Chiralität, einer Form der molekularen Asymmetrie, in erweiterte hybride Halbleitersysteme, um den „Spin“ des Elektrons zu kontrollieren.

„Wir haben entdeckt, dass man eine ganz neue Klasse von Halbleitern herstellen kann, indem man die Attribute eines organischen Moleküls, das chiral ist, mit erweiterten anorganischen Systemen kombiniert, die halbleitend sind“, sagte er. „Wir wollen in der Lage sein, die Umwandlung von Licht, Ladung und Spin zu kontrollieren und zu verstehen. Chiralität ermöglicht uns das.“

Zukünftige Forschung wird sich auf ein tieferes Verständnis dieser neuartigen Halbleitersysteme konzentrieren. Eine Herausforderung, sagte Beard, besteht darin, die Schnittstelle zu verstehen und zu kontrollieren, an der sich zwei unterschiedliche Hybridsysteme treffen, um den Energiefluss zu lenken. Das Team von CHOISE, zu dem Joe Berry, Jeff Blackburn, Joey Luther und Kai Zhu von NREL gehören, wird sich mit diesen und anderen Aspekten fortschrittlicher Hybridhalbleiter befassen, die die nächste Generation von Photovoltaik und anderen sauberen Energietechnologien unterstützen können.

Wissenschaftler aus acht kooperierenden Forschungseinrichtungen schließen sich denen des NREL bei CHOISE an. Zu den Partnern gehören die University of Colorado, Boulder; Duke University; die Universität von North Carolina, Chapel Hill; Staatliche Universität von San Diego; die Universität von Toledo; die Universität von Utah; die Universität von Kalifornien, Santa Cruz; und der North Carolina State University; die letzten beiden sind neu im Projekt.

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