ENGINEERINGNET.BE - Perovskieten vormen een familie van materialen die dezelfde kristalstructuur hebben en bijzondere elektronische eigenschappen hebben. Hierdoor zijn ze geschikt voor het maken van bijvoorbeeld LEDs, TV-schermen, zonnecellen en lasers.
Een eigenschap die nog niet bij perovskieten was vastgesteld is vermenigvuldiging van ladingdragers. Wanneer halfgeleidende materialen de energie van licht omzetten in elektriciteit, gebeurt dat normaliter deeltje voor deeltje: één invallend foton leidt tot één aangeslagen elektron (en het bijbehorende ‘gat’ op de plek waar het elektron zat), dat elektrische stroom kan dragen.
In bepaalde materialen kunnen, als het invallende licht daarvoor genoeg energie heeft, echter nog meer elektron-gatparen aangeslagen worden. Dit proces staat bekend als de vermenigvuldiging van ladingdragers.
Hierdoor kan de conversie van licht naar elektriciteit veel efficiënter worden. Voor gewone zonnecellen ligt dit theoretische limiet nu nog op ruim 33%. In halfgeleider-nanokristallen die de vermenigvuldiging van ladingdragers vertonen, wordt echter een maximale efficiëntie van maar liefst 44% voorspeld.
Om in perovskieten het vermenigvuldigingseffect aan te tonen hebben natuurkundigen Chris de Weerd en Leyre Gomez van de Optoelectronic Materials Group van de UvA, samengewerkt met het AIST National institute in Japan en de TU Delft.
Het onderzoek richtte zich op perovskiet-nanokristallen gemaakt van cesium, lood en jodium. De onderzoekers zetten hiervoor spectroscopische methodes in, waarbij de frequenties van de straling die van een materiaal afkomt bestudeerd worden, nadat het heel kort beschenen is met een lichtflits.
Dit toonde aan dat deze perovskiet-nanokristallen inderdaad een vermenigvuldiging van ladingdragers vertonen. Ook is de efficiëntie van dit effect hoger dan tot nu toe bij andere materialen is waargenomen.
In de toekomst zou het mogelijk zijn om perovskiet-nanokristallen te gebruiken om heel efficiënte lichtdetectoren te construeren, en mogelijk ook zonnecellen.
