دیود پروسکایتی (Perovskite Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود پروسکایتی (Perovskite Diode) :
دیود پروسکایتی (Perovskite Diode) نوعی دیود نیمه هادی است که از مواد پروسکایت (Perovskite) به عنوان لایه فعال استفاده می کند. پروسکایت ها موادی با ساختار بلوری مشخص (معمولا به فرم ABX₃) هستند که خواص نوری و الکترونیکی فوق العاده ای دارند. در سال های اخیر، سلول های خورشیدی پروسکایتی (Perovskite Solar Cells) با بازدهی بسیار بالا (بیش از ۲۵٪) توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. دیودهای پروسکایتی نیز به عنوان یک زمینه تحقیقاتی جدید در حال گسترش هستند.
مواد پروسکایت معمولا از ترکیبات آلی-فلزی مانند متیل آمونیوم سرب یدید (CH₃NH₃PbI₃) تشکیل می شوند. این مواد دارای گاف انرژی (Bandgap) قابل تنظیم، ضریب جذب نور بالا، و طول انتشار حامل های بلند هستند که آنها را برای کاربردهای نوری-الکترونیکی ایده آل می سازد.
ساختار یک دیود پروسکایتی معمولا شامل یک لایه پروسکایت است که بین لایه های انتقال دهنده الکترون (Electron Transport Layer - ETL) و لایه های انتقال دهنده حفره (Hole Transport Layer - HTL) قرار می گیرد. این ساختار شبیه به سلول های خورشیدی پروسکایتی است، اما برای کاربرد به عنوان دیود (یکسوساز) طراحی می شود.
مکانیزم کار: با اعمال ولتاژ مستقیم، الکترون ها از طریق ETL و حفره ها از طریق HTL به لایه پروسکایت تزریق می شوند و در آنجا بازترکیب شده و نور تولید می کنند (در LEDهای پروسکایتی). با اعمال ولتاژ معکوس و تابش نور، جفت الکترون-حفره در پروسکایت تولید شده و توسط لایه های انتقال دهنده جمع آوری می شوند و جریان نوری ایجاد می کنند (در فتودیودهای پروسکایتی).
پارامترهای مهم دیودهای پروسکایتی عبارتند از: بازده تبدیل توان (Power Conversion Efficiency) برای سلول های خورشیدی، پاسخ دهی (Responsivity) و سرعت پاسخ برای فتودیودها، و روشنایی (Luminance) و بازده کوانتومی (Quantum Efficiency) برای LEDها.
کاربرد اصلی دیودهای پروسکایتی در سلول های خورشیدی نسل جدید است. بازده بالای این سلول ها و هزینه پایین ساخت آنها (به روش های محلولی) پتانسیل بالایی برای تجاری سازی دارند. همچنین در LEDهای پروسکایتی (PeLEDs) با خلوص رنگ بالا و در فتودیودهای حساس برای تصویربرداری و حسگرها کاربرد دارند.
مزایای دیودهای پروسکایتی شامل بازده بالا، هزینه پایین ساخت، و قابلیت تنظیم گاف انرژی (با تغییر ترکیب مواد) است. معایب آنها شامل پایداری پایین در برابر رطوبت، حرارت، و نور UV و همچنین وجود سرب سمی (در رایج ترین نوع) است.
تحقیقات زیادی برای بهبود پایداری و جایگزینی سرب با مواد غیرسمی (مانند قلع) در حال انجام است. پروسکایت های بدون سرب (Lead-Free Perovskites) مانند CsSnI₃ و (CH₃NH₃)₃Bi₂I₉ نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند.
در نهایت، دیود پروسکایتی یک فناوری نوظهور و بسیار امیدوارکننده در زمینه اپتوالکترونیک است. با غلبه بر چالش های پایداری و سمیت، این دیودها می توانند انقلابی در صنایع انرژی خورشیدی، نمایشگرها، و حسگرها ایجاد کنند.
