Chemist udvikler en måde at producere nye materialer til solpaneler på

En kemiker fra RUDN University har syntetiseret nye typer optisk aktive materialer med strukturen af ​​mineralet perovskit. Han foreslog en miljøvenlig, hurtig, og let reproducerbar mekanokemisk metode, som gør det muligt at opnå hybridmaterialer af høj renhed, lovende for skabelsen af ​​solceller. Artiklen blev publiceret i tidsskriftet Nanoskala .

Langt de fleste organo-uorganiske hybridmaterialer, der bruges i dag i solenergi, er tredimensionelle perovskit-lignende halvledere, der indeholder bly i deres struktur. Imidlertid, brugen af ​​sådanne materialer skaber problemer på grund af deres toksicitet. Dobbelt perovskitter, eller "elpasoliter, " kan tjene som et praktisk alternativ, der ville hjælpe med at undgå at bruge giftigt bly.

Til dato, mange af de teoretisk forudsagte strukturer af dobbeltperovskitter er ikke blevet syntetiseret på grund af en række problemer, såsom dannelse af stabile biprodukter, for eksempel, cæsium, brom, og antimonforbindelser, hvilket forhindrede reaktionen i at blive fuldført. Rafael Luque, direktøren for det videnskabelige center ved det fælles institut for kemisk forskning ved RUDN Universitet, og hans kolleger brugte metoderne "grøn kemi" til at syntetisere tre dobbelte perovskitter:Cs ₂ AgBiBr ₆ , MA ₂ TlBiBr ₆ , og Cs ₂ AgSbBr ₆ .

Kemikerne brugte den mekanokemiske tilgang, det er, højenergi slibning, som ikke kræver brug af organiske opløsningsmidler, og er derfor mere miljøvenlig. Forfatterne til artiklen påviste, at lav temperatur er en kritisk parameter i synteseprocessen i en kuglemølle, fordi den eliminerer dannelsen af ​​sideforbindelser.

Strukturen og fasen og grundstofsammensætningen af ​​de opnåede perovskitter blev bekræftet ved fysisk-kemiske analysemetoder. Termisk stabilitet blev også evalueret. Det blev vist, at de syntetiserede materialer er stabile ved høje temperaturer, fra 300 til 500 grader Celsius.

For at kontrollere de optiske egenskaber af de syntetiserede hybridmaterialer, kemikerne målte absorptionen og emissionsevnen af ​​nye materialer i det synlige og ultraviolette område. Baseret på disse data, forskerne beregnede båndgabet, det er, det energiområde, der gør det muligt at bestemme et materiales elektriske ledningsevne, i særdeleshed, hvis materialet er en halvleder. De opnåede energiværdier, dvs. båndgabet, er fuldstændig i overensstemmelse med både de teoretisk beregnede værdier og med de eksperimentelle, beskrevet i litteraturen for de tilsvarende strukturer.

De nye materialer udviser høj stabilitet; ingen ændringer blev observeret i deres krystallinske struktur efter adskillige måneders opbevaring ved stuetemperatur og omgivende luftfugtighed. Professor Luque og hans kolleger mener, at deres metode kan bruges til at syntetisere andre dobbeltperovskitter, som er tilbøjelige til at nedbrydes i lagdelte faser, der kan blive grundlaget for skabelsen af ​​højeffektive solcelleceller fri for giftigt bly.

De syntetiserede materialer er meget effektive, sammenlignelig med de fleste syntetiserede litteratursystemer, men syntetiseret på en meget nemmere og miljøvenlig måde, der vil reducere produktomkostningerne i det endelige materiale betydeligt. Fremtiden vil fortælle om deres økonomiske gennemførlighed, men materialerne har virkelig lovende udsigter til forskellige anvendelser, " siger Luque.