IIT Guwahati 開發創新半導體平台
“我們的研究證明了半導體技術在下一代太陽能電池和儲存設備中的潛力。”
圖：印度理工學院古瓦哈蒂分校。 照片：印度理工學院古瓦哈提提供
印度古瓦哈蒂理工學院的研究人員開發了一種基於混合鈣鈦礦材料的創新半導體平台，該平台可以提供神經形態計算應用所需的高效能太陽能轉換和高級儲存功能，這是一項可能徹底改變再生能源和發電計算技術的重大突破。
這項研究由印度理工學院古瓦哈蒂分校化學系和奈米技術中心教授 Parameswar K Iyer 領導，解決了阻礙鈣鈦礦技術商業化的關鍵挑戰，儘管它們在光伏和儲存設備方面具有巨大潛力。
重點
- 印度理工學院古瓦哈提研究人員開發了一種用於太陽能轉換和先進儲存應用的鈣鈦礦半導體平台。
- 新型分子工程引擎顯著減少了能量損失，提高了裝置的整體性能。
- 鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率高達 25.73%。
- 研究人員已經證明，強大的憶阻裝置適用於神經形態運算和低功耗智慧型裝置。
- 產業合作和專利申請努力加速突破性技術的商業化。
鈣鈦礦技術突破
鈣鈦礦是一種具有獨特晶體結構的半導體材料，已成為太陽能應用中傳統矽最有前途的替代品之一。
然而，它們的商業應用受到諸如太陽能電池材料界面處的傳輸損耗、不穩定的開關行為、儲存設備中的耐用性差和資料保留有限等挑戰的阻礙。
為了解決這些問題，研究人員開發了一種分子工程方法，使用兩種專門設計的有機供體-受體分子。
這有助於改善與介面相關的大損耗和織物製造，為基於鈣鈦礦半導體的能量轉換和儲存技術鋪平道路。
高效能太陽能電池
Iyer 表示：“結果非常顯著。採用新界面工程方法的太陽能電池實現了 25.73% 的電力轉換效率，這意味著入射到設備上的近四分之一的陽光直接轉化為電能。”
艾耶補充道：“如此高的效率水平使該技術躋身全球報道的性能最佳的鈣鈦礦太陽能電池之列。”
神經形態計算潛力
除了太陽能應用之外，研究人員還證明，同樣的基於甲脒 (FA) 的鈣鈦礦材料還可用於先進的儲存設備。
團隊使用 220 奈米厚的主動層，製造的憶阻裝置具有穩定的功率、低開關電阻、可靠的耐用特性和多重記憶體行為。
研究人員之一 Ramkrishna Das Adhikari 表示：“這些功能對於神經形態計算非常重要，神經形態計算是未來的一項關鍵硬體技術，因為它能夠執行複雜的計算，同時消耗的能量比傳統過程少得多。”
憶阻器記憶體創新
該研究也對鈣鈦礦憶阻器的基本開關機制產生了新的見解。
該團隊確定了受控設備中缺陷態和離子遷移所發揮的關鍵作用，有助於更深入地了解此類科學系統的運作方式。
不同的狀態記憶體設計已被證明可以比傳統的二進位記憶體系統儲存更多的資訊。
設備中導電絲的隨機形成也提供了真正數量的隨機生成，這種能力對安全運算、加密應用和網路安全技術具有重要影響。
「我們的研究證明了基於鈣鈦礦的半導體技術在下一代太陽能電池和儲存設備中的潛力，」艾耶說。
艾耶補充道：“此類發展可以實現大規模商業化整合光電系統，將能量收集、資訊儲存和智慧計算結合在一個技術框架內。”
研究人員正在與產業合作夥伴合作，開發大面積柔性鈣鈦礦裝置的可擴展製造流程。
多項專利也涵蓋鈣鈦礦技術和太陽能電池儲存技術。
專題介紹：Ashish Narsale / Rediff
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