داربست‌های پلیمری درهم‌قفل‌شونده برای چاپ یکنواخت فیلم‌های پرُوسکایتیِ انعطاف‌پذیر با بازده بالا
پژوهشگران با الهام از سازوکارهای «درهم‌قفل‌شدن» در طبیعت، شبکه‌ای پلیمری به‌نام شبکه درهم‌قفل‌شونده مکانیکی
را به جوهر پرُوسکایت افزوده‌اند تا ذرات کلوئیدی در حین چاپ ثابت بمانند و پخش ناهمگن و تجمع ذرات مهار شود.
نتیجه: رسوب‌دهی یکنواخت در مساحت بزرگ، کریستال‌سازی بهتر و بهبود خواص اپتوالکترونیک، که مسیر چاپ مقیاس‌پذیر سلول‌های خورشیدی پرُوسکایتیِ انعطاف‌پذیر را هموار می‌کند.
نکات کلیدی
- مسئلهٔ مقیاس‌پذیری: در چاپ مقیاس‌پذیر، ذرات کلوئیدی پرُوسکایت در اثر برش و جریان ناهمگون،
به‌صورت نامنظم ته‌نشین می‌شوند و فیلم‌های ناصاف ایجاد می‌کنند؛ MIN با ایجاد شبکهٔ سه‌بعدی، این حرکت را کنترل می‌کند. (Nature، یادداشت تحریریه) - بهبود فیلم: MIN باعث هموارشدن ضخامت، کریستال‌سازی کنترل‌شده و کاهش نقص‌های رابط شده و به بازده بالاتر می‌انجامد. (Nature Synthesis)
- انعطاف‌پذیر و چاپی: روش برای سلول‌های چاپ‌شوندهٔ انعطاف‌پذیر طراحی شده و با فرآیندهای رول‌به رول سازگار است. (Nature Synthesis)
- پایداری و دوام مکانیکی: فیلم‌های به‌دست‌آمده پایداری عملیاتی و مقاومت خمشی بهتری نشان می‌دهند. (Nature Synthesis)
متن خبر
ساخت سلول‌های خورشیدی پرُوسکایتِ انعطاف‌پذیر با روش‌های چاپی، یکی از امیدهای اصلی برای تولید انبوه و ارزان
دستگاه‌های فوتوولتائیکِ نسل بعد است؛ با این حال، رسوب‌دهی ناهمگن ذرات کلوئیدی در حین چاپ، کیفیت فیلم و بازده را
محدود می‌کند. تیم پژوهشی با طراحی داربست‌های پلیمری درهم‌قفل‌شونده مکانیکی در جوهر پرُوسکایت،
ذرات را در شبکه‌ای پویا «قفل» می‌کند تا در جریانِ برشیِ چاپ، مهاجرت و تجمع کنترل شود و فیلمی یکنواخت حاصل گردد.
بررسی‌های رئولوژی و میکروسکوپی نشان می‌دهد که این شبکهٔ سه‌بعدی، حرکت ذرات را همگن کرده و رشد بلوریِ
پرُوسکایت را به‌سمت دانه‌های هم‌تراز و نقص کمتر هدایت می‌کند. نتیجهٔ مستقیم آن، خواص اپتوالکترونیکِ بهتر،
جریان نشتی پایین‌تر و ولتاژ مدار باز بالاتر است. افزون‌براین، ماهیت «درهم‌قفل‌شونده» شبکه، یکپارچگی فیلم را
هنگام خم‌شدن حفظ می‌کند و دوام مکانیکی دستگاه‌های انعطاف‌پذیر را ارتقا می‌دهد.
در یک نگاه
بزرگ‌مساحت را ممکن کرده و عملکرد و پایداری سلول‌های خورشیدیِ چاپی و انعطاف‌پذیر را به‌طور چشم‌گیری بهبود می‌دهد.
