Наука и технологии России

Вход Регистрация

Международная группа учёных получила перовскитные нанонити для солнечных батарей

Коллектив учёных факультета наук о материалах и химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с научной группой под руководством всемирно известного учёного в области фотовольтаики, Михаэля Гретцеля (EPFL, Швейцария) разгадали причину, приводящую к формированию органо-неорганических перовскитов в виде нанонитей. Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Chemistry of Materials.

перовскит Нитевидные кристаллы органо-неорганического перовскита для солнечных элементов (растровая электронная микроскопия). Источник: Е.А.Гудилин, МГУ имени М.В. Ломоносова

Нанонити и нитевидные кристаллы – удивительные объекты, которые притягивают внимание исследователей практически в любой области науки, техники и материаловедения в силу тех удивительных функциональных характеристик, которые обычно наблюдаются для таких объектов. Тем интереснее получение нанонитей для солнечной энергетики. Работа авторского коллектива началась в 2016 году в рамках совместного российско-швейцарского проекта, посвящённого исследованиям в области перовскитной фотовольтаики, а исследование нитевидной морфологии перовскита является первой совместной публикацией по проекту.

Перовскитные солнечные ячейки на основе органо-неорганических материалов со структурой перовскита представляют собой новый класс фотовольтаических устройств. С момента создания первого прототипа перовскитной солнечной ячейки в 2009 году, её эффективность за несколько лет возросла в несколько раз и сегодня уже превышает 22%. Благодаря простому и экономичному способу производства таких ячеек, они могут составить конкуренцию кремниевым аналогам уже в ближайшем будущем. Об этом весной 2016 года в МГУ было подробно рассказано в лекции первооткрывателя ячеек Гретцеля, Человека тысячелетия – профессора Михаэля Гретцеля.

Справка:
Михаэль Гретцель (Michael Grätzel) – всемирно известный учёный, профессор Федеральной политехнической школы в Лозанне, работающий в области фотохимии и материаловедения, один из 10 самых цитируемых химиков мира (H-index = 196, количество цитирований превышает 180 000), является лауреатом премии «Технология тысячелетия».
перовскит Профессор Михаэль Гретцель (в центре), заведующий лабораторией, кандидат химических наук Алексей Борисович Тарасов (слева), заведующий кафедрой неорганической химии, профессор, доктор химических наук Андрей Владимирович Шевельков (справа), ассистент, кандидат химических наук Семенова Анна Александровна (факультет наук о материалах) после лекции о солнечной энергетике Михаэля Гретцеля в МГУ. Источник: Е.А.Гудилин, МГУ имени М.В. Ломоносова

Учёные МГУ совместно с научной группой Гретцеля предложили новый метод получения перовскита с нитевидной морфологией путем ряда топотактических превращений. С использованием последовательного ионного обмена были получены нанонити кристаллов перовскита с различным катионным и анионным составом. Учёные выяснили, что сначала начинает кристаллизоваться не перовскит, а промежуточная «белая» фаза – аддукт, образующаяся в форме протяжённых нанонитей. При дальнейшем нагревании эта промежуточная фаза превращается в перовскит, который наследует нитевидную морфологию. Образование и последующий распад этой промежуточной фазы и динамику образования из неё перовскита удалось впервые проследить экспериментально.

«Полученные результаты вносят ясность в процесс кристаллизации перовскита из жидких фаз и представляют интерес для совершенствования методик изготовления плёнок перовскита, в частности, в подходе получения плёнок аддуктов перовскита с их последующей конверсией в перовскит.

Такой подход уже позволил получить перовскитные солнечные ячейки с эффективностью более 19%, и его дальнейшее развитие представляет большой интерес», – прокомментировал соавтор публикации Алексей Тарасов, заведующий первой в МГУ молодёжной лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах, созданной совсем недавно по инициативе Ректора МГУ академика В.А. Садовничего.

РЕЙТИНГ

5.00
голосов: 1

Обсуждение