Польские исследователи разработали способ для более эффективных фотоэлектрических элементов.

83

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Фотогальваника в ближайшем будущем будет определяться материалами из группы перовскитов, — говорят ученые из Института физической химии Польской академии наук и химического факультета Варшавского технологического университета. Исследователи только что представили улучшенную форму этого минерала, которая позволит создавать гораздо более эффективные солнечные элементы.

Польским исследователям удалось получить гораздо лучший сорт перовскита, который содержит в кристаллической структуре относительно большой органический ион — гуанидиновый катион. Во время лабораторных испытаний, проведенных в Федеральном политехническом институте Лозанны, материал достиг гораздо лучших результатов, чем его предшественники — ячейки, построенные с использованием первоначальной формы перовскита.

Перовскиты представляют собой большую группу фотоэлектрических материалов с кубической кристаллической структурой. Первым известным перовскитом был титанат кальция (IV) — минерал, открытый в Сибири в 1838 году и названный в честь русского геолога Льва Перовского. Вскоре стало очевидно, что физико-химические свойства перовскитов можно было контролировать контролируемым образом — путем замены оксидных ионов, кальция и титана в их структуре другими ионами.

Новый перовскит, разработанный группой ученых под руководством проф. доктор хаб. Eng. Януш Левински был получен методом механохимии, то есть путем физического измельчения химических веществ, называемых предшественники с правильно выбранной структурой. Конечно, все в правильных пропорциях. В отличие от стандартных химических реакций, происходящих в растворах, механохимическая реакция полностью происходит в твердой фазе, а химические превращения индуцируются механической силой.

«Большим преимуществом механохимии является способность быстро выполнять сложные химические реакции без необходимости высоких температур или вредных органических растворителей. Это действительно зеленая химия, потому что нетребовательное лабораторное оборудование также удобно для кошельков », — объясняет доктор Энг. Даниэль Прохович.

В настоящее время фотовольтаика является одним из основных направлений применения перовскитов. — Используемые здесь органически-неорганические галоидные перовскиты обычно содержат катионы органических метиламмония, расположенные в центрах кубов кристаллической решетки. Эти катионы легко разлагаются постепенно под воздействием внешних факторов, например воды, а также в результате фотохимических реакций или действия повышенной температуры. Мы попытались механохимически заменить некоторые катионы метиламмония ионами гуанидина. Выбор этого последнего отношения не был случайным, — объясняется в сообщении, размещенном на веб-сайте IPC PAS mgr inż. Марчин Саски, аспирант IPC PAS, один из соавторов публикации в престижном журнале Американского химического общества .

В вышеупомянутых испытаниях, проведенных в Швейцарии, новый перовскит получил более высокую эффективность преобразования солнечной энергии с примерно 18 до более 19%. Однако исследователи подчеркивают, что после оптимизации условий получения ячейки можно ожидать дальнейшего повышения эффективности. В то же время напряжение генерируемого тока повышалось до 1,1 В.

«Улучшение фотоэлектрических параметров в перовскитах, содержащих ионы гуанидина, может быть не особенно впечатляющим, но очень выраженным. Более того, увеличение можно увидеть не по одному, а по нескольким важным параметрам. Стоит отметить, что наши перовскиты гуанидина содержат менее летучий амин и более устойчивы к внешним факторам, чем исходный перовскит. Более высокая долговечность солнечных элементов является значительным аргументом для их коммерциализации », — подчеркивает проф. Левински.

Источник: IPC PAS , фото: af.mil