01.06.2017
Члены Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики, в сотрудничестве со своими коллегами из Химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработали новый метод, позволяющий получить высокоэффективную кристаллическую органически-неорганическую пленку из перовскитов. Именно из такой пленки будут создаваться инновационные солнечные элементы. Результаты данного проекта опубликованы в издании Horizons.
Как сообщила пресс-служба университета, ученые МГУ ранее уже работали с нанопроводными гибридными органически-неорганическими перовскитами, которые рассматриваются, как крайне перспективное вещество для создания светоизлучающих диодов, лазеров и фотоприемников на его основе. Самой перспективной сферой применения таких перовскитов является как раз производство перовскитовых солнечных элементов, а именно - фотоэлектрических устройств нового поколения.
Эффективность таких устройств возросла в несколько раз за последние пять лет. В настоящее время этот показатель вырос на целых 22%. Это значительно выше, чем максимальная эффективность, которую обеспечивают солнечные модули на основе поликристаллического кремния. Эффективность самых популярных на данный момент солнечных батарей, выпускаемых современной промышленностью, составляет 12-15%.
Уже сейчас можно выделить два основных подхода к получению такого материала:
1. Первый предполагает покрытие пленки химическими веществами из парообразного состояния.
2. Второй - кристаллизацию раствора.
Проекты, направленные на совершенствование этих методов, интенсивно развиваются в последние годы. Однако дальнейшие перспективы этих подходов практически исчерпаны. В этом свете разработка новых методов для создания материалов, используемых в фотоэлектрической сфере, может дать новый импульс в развитии всей отрасли.
Алексей Тарасов, доктор химических наук и заведующий лабораторией, отметил: «В рамках исследований нам удалось найти несколько новых соединений - полииодид-ионов. При комнатной температуре они переходят в жидкое состояние, выглядят, как вязкая жидкость темно-коричневого цвета с металлическим блеском. Полииодид-ионы обладают уникальными свойствами, получают их из двух твердых порошков, которые просто плавятся и смешиваются.
Жидкое состояние таких соединений позволяет не использовать опасные растворители. Их химический состав способствует формированию перовскита при контакте с металлической пленкой свинца или другими свинцовыми соединениями. В результате химического взаимодействия пленки свинца и жидкого полииодид-иона формируется перовскитовская пленка, состоящая из крупных взаимопроникающих кристаллов.
Расплавленные полииодид-ионы наносят на свинец особым способом. Стеклянную подложку, на которую слой нанесен термическим напылением, фиксируют на вращающемся стержне, и начинают вращение. Полийодид-ионы распыляются на стеклянную подложку, а затем их остатки смываются растворителем (изопропанолом). В результате получают пленки перовскита толщиной от 200 до 700 нм.
Их стабильность определяется, в первую очередь, материалом, из которого они произведены. Члены факультета наук о материалах МГУ доказали возможность разнообразить состав применяемых полииодид-ионов и, следовательно, возможность выбрать нужную композицию с оптимальной стабильностью.
Алексей Тарасов так это комментирует: «Перовскит пленка обладает интенсивной фотолюминесценцией и более продолжительным «сроком жизни» носителей заряда. Эти качества обеспечивают отличные функциональные свойства. В рамках нашего проекта мы также показали возможности получения перовскитовских пленок с различным составом, при использовании смешанных полийодид-соединений Исследования, проведенные в нашей лаборатории в сфете перовскитовских фотоэлементов, финансируются в рамках Федеральной целевой программы Министерства образования России и науки, совместно с промышленным партнером ЕвроСибЭнерго компанией».
В настоящее время Лаборатория продолжает изучать свойства полииодид-ионов и разрабатывать на их основе технологии, которые дадут возможность получить максимально эффективные солнечные элементы.