Польські дослідники розробили спосіб для більш ефективних фотоелектричних елементів.

99

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

Фотогальваніка в найближчому майбутньому буде визначатися матеріалами з групи перовскитов, – говорять вчені з Інституту фізичної хімії Польської академії наук і хімічного факультету Варшавського технологічного університету. Дослідники тільки що представили поліпшену форму цього мінералу, яка дозволить створювати набагато більш ефективні сонячні елементи.

Польським дослідникам вдалося отримати набагато кращий сорт перовскіту, який містить у кристалічній структурі відносно великий органічний іон – гуанидиновый катіон. Під час лабораторних випробувань, проведених у Федеральному політехнічному інституті Лозанни, матеріал досяг набагато кращих результатів, ніж його попередники – комірки, побудовані з використанням первісної форми перовскіту.

Перовскіти являють собою велику групу фотоелектричних матеріалів з кубічної кристалічної структурою. Першим відомим перовскитом був титанат кальцію (IV) – мінерал, відкритий в Сибіру в 1838 році і названий на честь російського геолога Лева Перовського. Незабаром стало очевидно, що фізико-хімічні властивості перовскитов можна було контролювати контрольованим чином – шляхом заміни оксидних іонів, кальцію і титану в їх структурі іншими іонами.

Новий перовскит, розроблений групою вчених під керівництвом проф. доктор хаб. Eng. Януш Левінські був отриманий методом механохимии, тобто шляхом фізичного подрібнення хімічних речовин, званих попередники з правильно обраною структурою. Звичайно, все у правильних пропорціях. На відміну від стандартних хімічних реакцій, що відбуваються в розчинах, механохимическая реакція повністю відбувається в твердій фазі, а хімічні перетворення індукуються механічною силою.

«Великою перевагою механохимии є здатність швидко виконувати складні хімічні реакції без необхідності високих температур або шкідливих органічних розчинників. Це дійсно зелена хімія, тому що невимогливе лабораторне обладнання також зручно для гаманців », – пояснює доктор Енг. Даніель Прохович.

В даний час фотовольтаїка є одним з основних напрямків застосування перовскитов. – Використовувані тут органічно-неорганічні галоїдні перовскіти зазвичай містять катіони органічних метиламмония, розташовані в центрах кубів кристалічної решітки. Ці катіони легко розкладаються поступово під впливом зовнішніх чинників, наприклад води, а також в результаті фотохімічних реакцій або дії підвищеної температури. Ми спробували механохимически замінити деякі катіони метиламмония іонами гуанідину. Вибір цього останнього відносини не був випадковим, – пояснюється в повідомленні, розміщеному на веб-сайті IPC PAS mgr inż. Марчін Саски, аспірант IPC PAS, один із співавторів публікації в престижному журналі Американського хімічного товариства .

У вищезазначених випробуваннях, проведених у Швейцарії, новий перовскит отримав більш високу ефективність перетворення сонячної енергії з приблизно 18 до 19%. Однак дослідники підкреслюють, що після оптимізації умов отримання клітинки можна очікувати подальшого підвищення ефективності. В той же час напруга генерованого струму підвищувався до 1,1 Ст.

«Покращення фотоелектричних параметрів у перовскитах, що містять іони гуанідину, може бути не особливо вражаючим, але дуже вираженим. Більш того, збільшення можна побачити не за одним, а за кількома важливими параметрами. Варто відзначити, що наші перовскіти гуанідину містять менш леткий амін і більш стійкі до зовнішніх чинників, ніж вихідний перовскит. Більш висока довговічність сонячних елементів є значним аргументом для їх комерціалізації », – підкреслює проф. Левінські.

Джерело: IPC PAS , фото: af.mil