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

 

Серебряное дерево
Серебряное дерево

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

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.