Neue Entdeckung beendet langjährige Debatte über photovoltaische Materialien

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Neue Entdeckung beendet langjährige Debatte über photovoltaische MaterialienWissenschaftler haben die Theorie aufgestellt, dass Organometallhalogenidperowskite – eine Klasse von lichterntenden “Wunder”-Materialien für Anwendungen in Solarzellen und Quantenelektronik – aufgrund eines unsichtbaren, aber höchst umstrittenen Mechanismus, des so genannten Rashba-Effekts, so vielversprechend sind.

Wissenschaftler des Ames-Labors des US-Energieministeriums haben jetzt experimentell die Existenz des Effekts in Massenperowskiten nachgewiesen, indem sie kurze Mikrowellen-Lichtblitze verwendeten, um einen Rhythmus der quantengekoppelten Bewegung von Atomen und Elektronen in diesen Materialien zu erzeugen und dann aufzuzeichnen, ähnlich wie Musik.Organometallhalogenidperowskite wurden erstmals vor etwa einem Jahrzehnt in Solarzellen eingeführt.

Seitdem wurden sie intensiv für den Einsatz in der Lichtgewinnung, der Photonik und in elektronischen Transportvorrichtungen untersucht, da sie sehr gefragte optische und dielektrische Eigenschaften aufweisen.

Sie kombinieren die hohe Energieumwandlungsleistung herkömmlicher anorganischer photovoltaischer Geräte mit den kostengünstigen Materialkosten und Herstellungsmethoden organischer Versionen.Bisherige Forschungen stellten die Hypothese auf, dass die außergewöhnlichen elektronischen, magnetischen und optischen Eigenschaften der Materialien mit dem Rashba-Effekt zusammenhängen, einem Mechanismus, der die magnetische und elektronische Struktur und die Lebensdauer der Ladungsträger steuert.

Doch trotz intensiver Studien und Debatten in jüngster Zeit blieben schlüssige Beweise für Rashba-Effekte in massiven Organometallhalogenid-Perowskiten, die in den effizientesten Perowskit-Solarzellen verwendet werden, sehr schwer zu finden.Wissenschaftler des Ames-Labors entdeckten, dass Beweise durch die Verwendung von Terahertz-Licht, extrem starken und kraftvollen Lichtblitzen, die mit Billionen von Zyklen pro Sekunde feuern, um einen “Schlag” der Quantenbewegung innerhalb einer Materialprobe einzuschalten oder zu synchronisieren; und einen zweiten Lichtblitz, um den Schlägen “zuzuhören” und einen ultraschnellen Empfänger auszulösen, der Bilder des Schwingungszustands der Materie aufzeichnet.

Dieser Ansatz überwand die Grenzen herkömmlicher Nachweismethoden, die nicht über die….

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