Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Исходные тонкие пленки титана, полученные на стеклянной подложке, покрытой легированным фтором диоксидом титана (FTO). a. Изображение, полученное методом эмиссионной сканирующей электронной микроскопии для поперечного сечения пленки толщиной 20 мкм. На вставке представлен вид пленки сверху. b. Спектр отражения пленок. На вставке представлены фотографии пленок (t толщина пленки).
Рисунок 2. Пленки массивов нанотрубок диоксида титана, нанесенные на стекло, покрытое FTO. a. Изображение, полученное методом эмиссионной сканирующей электронной микроскопии массива нанотрубок длиной 20 мкм. b. Вид нанотрубок сверху. c. Фотографии прозрачных пленок различной толщины (L). d. Фотография, полученная методом просвечивающей эмиссионной микроскопии и микродифракционная электронограмма участка нанотрубки длиной 17.6 мкм, изготовленная из титановой пленки толщиной 20 мкм. Микродифракция электронов доказывает присутствие фазы анатаза.
Рисунок 3. Оптический спектр пленок нанотрубок диоксида титана. Сплошная кривая характеризует пропускание пленок нанотрубок TiO2 различной длины. Нанотрубки длиной 33 мкм и более были получены при напряжении 30 В и обладают размером пор 95 нм и толщину стенок 10 нм. Исключением является пленка толщиной 4 мм, полученная при напряжении 15 В, обладающая порами размером 58 нм и толщиной стенок 10 нм. Эта пленка демонстрирует увеличенное пропускание (черная кривая) по сравнению с пленкой той же толщины, но с порами размером 95 нм (пурпурная кривая). Спектр отражения TEC 15 и пленки нанотрубок длиной 0.8 мкм на TEC 15 изображены как штриховая линия.

Улучшая ячейку Гретцеля

Ключевые слова:  диоксид титана, нанотрубки, солнечный элемент

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

20 сентября 2009

С каждым годом развитые страны стараются увеличивать удельный вес возобновляемых источников энергии в своем топливно-энергетическом комплексе. Несмотря на огромные усилия, предпринимаемые в последние десятилетия в этой области, и достижение определенных успехов, эффективность солнечной и ветроэнергетики, наиболее безопасных и экологичных возобновляемых источников энергии, остается довольно низкой, а, следовательно, достаточно дорогой. По этой причине в плане повышения эффективности перспективным типом солнечных батарей является фотосенсибилизированные солнечные батареи (ячейки Гретцеля). Объяснением тому служит низкая себестоимость и простота производства такого типа солнечных батарей. Кратко об устройстве ячейки Гретцеля можно прочитать здесь.

В последнее время появился ряд исследований, в которых описывается получение ячеек, в которых вместо высокопористого нанокристаллического диоксида титана используется массив нанотрубок TiO2 в виде мембран, нанесенных на стекло, покрытое диоксидом олова, легированным фтором (FTO) для повышения электропроводности. Однако создатели такой разновидности ячейки Гретцеля столкнулись с тремя проблемами. Первая проблема - это трудность получения однородной, низкопористой пленки диоксида титана толщиной 10 мкм на поверхности FTO, обладающей достаточной высокой адгезией, сопротивлением к негативному воздействию термических и других процессам, протекающим при производстве ячейки Гретцеля. Во-вторых, необходимо добиться равномерной прозрачности пленки диоксида титана. И, наконец, в-третьих, в настоящее время затруднительно получить нанотрубки значительной длины во фторсодержащих безводных органических электролитах, использующихся при анодировании, избегая при этом "сколов" и агрегации нанотрубок.

Преодолеть эти проблемы попытались исседователи из университета Пенсильвании. Для решения первой из вышеупомянутых проблем американские ученые предложили бомбардировать пленку нанотрубок диоксида титана высокоэнергетическими ионами аргона, образующимися при высокочастотном магнетронном распылении в атмосфере аргона. Вторую и третью проблему исследователи решили соответствующим подбором проводимости электролита, что позволило получить длинные, однородные, дезагрегированные прозрачные пленки нанотрубок. Однако в случае достаточно толстых пленок диоксида титана подобный подход не позволил полностью справиться со второй проблемой, поскольку на границе раздела электролит-воздух оставался непрозрачный участок. Поэтому ученые предложили нанести на границу раздела второй тонкий слой пленки. В результате удалось добиться успеха и показать перспективность предложенного подхода для дальнейшего развития солнечной энергетики.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Коваленко Артём, 21 сентября 2009 15:05 
1) фотосенсибилизированные КРАСИТЕЛЕМ солнечные батарейки
2)необходимо добиться равномерной прозрачности пленки диоксида титана
Оксид титана (как и оксид цинка) в видимом диапазое будет прозрачным (Eg=3.3 eV ) или слабо-поглощающим за счет дефектов. Основная проблема -чтобы краситель на оксиде эффективно поглощал свет, а для этого его слишком мало (удельная поверхность пленки трубок сильно уступает пленке спеченных наночастиц диаметром 10-20 нм).
Этим и объясняется требование большой толщины пленки.
3) автор заметки явно не обратил внимание, что в статье сначала магнетронным напылением получили пленку металлического титана, которую затем окисляли (об этом, кстати, и разговор про электролиты с HF).
Титан пылится плохо - отсюда и проблемы с напылением.
4) про деградацию FTO (=fluorine-doped tin oxide) говорят уже давно. Этот прозрачный проводящий оксид сейчас "в моде" в связи с разговорами о дороговизне легированного оксида индия ITO (=indium tin oxide).
Ладно, кончаю критиковать.
В следующий раз, пожалуйста, внимательнее читайте статью.
Шуваев Сергей Викторович, 21 сентября 2009 18:10 
Спасибо! Учту в дальнейшем!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Красное на Черном (Кремлевское Нано)
Красное на Черном (Кремлевское Нано)

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

Пять медалей завоевали российские школьники на Международной физической олимпиаде
Стали известны итоги 50-й Международной физической олимпиады для школьников, которая проходила в Тель-Авиве (Израиль). Российская сборная завоевала в состязаниях 4 золотые и одну серебряную медаль.

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.