Ученые синтезировали новые материалы для перовскитных солнечных батарей

Ископаемые ресурсы для получения энергии — традиционные уголь, нефть и газ — исчерпаемы; кроме того, при их сжигании образуется множество вредных для людей и природы соединений. Так, выделяемые в атмосферу парниковые газы усугубляют экологический кризис и ускоряют темпы глобального потепления.

Один из наиболее перспективных альтернативных источников энергии — солнце. Так, посылаемое звездой на Землю количество энергии в 180 раз превосходит потребности всего населения планеты. Именно поэтому солнечная энергетика сейчас привлекает большое внимание ученых и инвесторов.

В основе технологии лежит использование солнечных полупроводниковых элементов, улавливающих фотоны и превращающих их энергию в электричество. Самые первые прототипы, предложенные еще в середине прошлого века, изготавливались из кремния, остающегося и по сей день одним из самых популярных материалов. Однако такие системы относительно дороги и сложны в изготовлении в отличие от перовскитных солнечных элементов (ПСЭ). Более этого, последние обеспечивают такое же количество энергии при толщине материала почти в две сотни раз меньше. Проблема ПСЭ —недостаточная стабильность. Одно из наиболее эффективных на сегодня решений состоит в подборе новых материалов, обеспечивающих перенос заряда к питаемому устройству после его получения в самом перовскитном слое.

Научный коллектив УрФУ и ИОС УрО РАН предложил новый тип материалов для такой роли — соединения, содержащие тиено[3,2- b ]индол в качестве электронодонорного звена и бензо[ b ]тиено[2,3 - d ]тиофен-3(2 H )-он в качестве электроноакцепторного.

«Найденное нами семейство молекул переносит электроны в ПСЭ чуть хуже применяемых сегодня фуллеренов, однако дешевле их примерно в два раза, производится намного проще и обладает рядом других технологических преимуществ», — объяснил доцент кафедры технологии органического синтеза УрФУ Геннадий Русинов.

Фуллерены тоже далеки от идеала: они поглощают мало света, их сложно модифицировать, дорого синтезировать и чистить. Часто их использование в солнечных батареях может быть просто нерентабельно, а вот новые соединения лишены этих недостатков.

Исследователи УрФУ и ИОС УрО РАН предложили полную методику синтеза молекул, а также изучили их термостабильность, электронные и оптические свойства. По их словам, производство новых материалов в России может быть полностью независимым от импорта.