28 October 2022, 22:00

Ученые синтезировали новые материалы для перовскитных солнечных батарей

Новый тип материалов для одного из элементов солнечных батарей предложили специалисты Уральского федерального университета и Института органического синтеза УрО РАН совместно с другими российскими учеными. Найденные соединения позволят заметно сократить расходы на производство солнечных батарей. Статья с результатами исследования опубликована в New Journal of Chemistry.

Ученые синтезировали новые материалы для перовскитных солнечных батарей
Source: Владимир Петров / Пресс-служба УрФУ

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.

Source:  Пресс-служба УрФУ

News article publications

Read also

Синтезирован новый перовскит с кислородной и протонной проводимостью
Такие материалы перспективны для создания твердооксидных топливных элементов — электрохимических источников энергии с высокой эффективностью
"Green" technologies
Alternative energy
Materials Science
11 April 2023
Химики предложили наноматериалы для печати твердооксидных топливных элементов
Из них получились трехслойные пленки с хорошо развитым рельефом и обладающие проводимостью при относительно низких для таких устройств температурах. Их можно использовать в качестве электродов ТОТЭ — источника энергии с высоким КПД и низкими выбросами
Alternative energy
Materials Science
Nanotechnology
23 March 2023
Свинец оказался не самым опасным компонентом солнечных перовскитных батарей
К такому выводу пришли исследователи, когда проанализировали действие шести основных веществ в их составе — органика куда более доступна, а потому и более токсична для организма
"Green" technologies
Materials Science
Pharmacology
Photovoltaics
28 February 2023
Органика повысила стабильность катализаторов для водородной энергетики
Они оказались способны ускорять реакцию разложения воды как минимум в течение 1000 циклов при непрерывной работе и были устойчивы даже при температурах 150-200°С.
Alternative energy
Catalysis
Materials Science
New techniques
Synthesis
3 February 2023
Сочетание оксидов и углеродных нанотрубок поможет улучшить суперконденсаторы
Композитный материал из многослойных углеродных нанотрубок, оксида марганца и рения смог выдержать 1000 циклов заряда-разряда без падения удельной емкости
Alternative energy
Materials Science
23 January 2023
Новая герметизация позволила солнечным батареям выдержать 1000 часов облучения
Суть предложенного исследователями метода заключается в том, чтобы перед нанесением стандартного герметика сформировать инертный фторидный или оксидный барьер на поверхности устройства с помощью вакуумного напыления
Alternative energy
Materials Science
New techniques
19 December 2022