Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1.
Рисунок 2. На рисунке схематически изображены основные стадии синтезы "древоподобных" наноструктур.
Рисунок 3. Микрофотографии "нанолесов" ZnO, полученные методом СЭМ.
Рисунок 4. В таблице сведены основные физические характеристики солнечных батарей, на основе полученных "нанолесов" ZnO.

Солнечный "лес"

Ключевые слова:  оксид цинка, ячейка Гретцеля

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

30 января 2011

Как известно, в "классической" ячейке Гретцеля в качестве анода используется высокопористый нанокристаллический оксид титана (IV). Однако в последнее время все большую актуальность приобретает оксид цинка (II), поскольку считается, что благодаря большей подвижности электронов при его использовании возможно уменьшить потери при рекомбинации. Но несмотря на высказанные предположения о возможном повышении эффективности преобразования энергии, ученым пока не удалось приблизиться к эффективности солнечных батарей на основе TiO2 (5,8% против 11.2%). Но исследователи не унывают и продолжают совершенствовать структуру анода из ZnO, в частности за счет увеличения площади поверхности.

По этому пути пошел международный колектив исследователей, который предложил метод получения "древообразных" структур ZnO (рис.1). В отличие от существующих массивов наностержней ZnO (в которых благодаря одномерной структуре снижается вероятность рекомбинации), предложенная авторами статьи структура обладает гораздо более развитой поверхностью, и тем самым способна увеличить эффективность преобразования энергии по сравнению с существующими анодными материалами.

Ученые разделили процесс синтеза на две стадии - рост "стволов" (LG) и рост "веток" (BG) (рис.2). Для роста стволов авторы статьи приготовили затравки наноточек ZnO на подложке FTO (диоксид олова, допированный фтором). После этого подложка с затравками была погружена в раствор нитрата цинка, уротропина и политиленимина при температуре 65-95 0С на 3-7 часов. После этого излишки полимера были удалены промыванием в дистиллированной воде. Повторяя гидротермальный процесс несколько раз, можно получить "стволы" необходимой высоты. Однако, если после формирования "ствола" подвергнуть массив гидротермальной обработке в жестких условиях (3500С в течение 10 минут), снова добавить затравки наноточек ZnO и затем вновь подвергнуть массив гидротермальной обработке, то вместо роста "ствола" будет наблюдаться рост "веток". Комбинируя процессы роста "стволов" и "веток", ученым удалось получить "нанолеса" необходимой высоты и густоты (рис.3).

Авторы статьи сравнили физические характеристики различных полученных ими солнечных батареи (в качестве красителя используется комплекс рутения N719) на основе массивов, которые сведены в таблице (рис.4). Нетрудно заметить, что с ростом длины "стволов", а также с увеличением густоты "нанолеса" эффективность преобразования энергии, как и предполагалось, растет (в первом случае за счет уменьшения вероятности рекомбинации, а во втором за счет увеличения количества адсорбированного красителя). Хотя полученные величины все еще весьма далеки от приемлемых, тем не менее, в данной статье ученым удалось продемонтрировать пятикратный рост эффективности преобразования энергии при переходе от одномерных до "древовидных" структур ZnO, что может быть весьма полезным для дальнейших исследований.


Источник: Nano Letters



Комментарии
А это можно сделать на коленке?
Ой а 350оС получили "в обычной" печке?
Всё это такое маленькое, что в школе не сделаешь подобное - не на чем.
Юный максималист, 31 января 2011 00:09 
Ангелина, оксид цинка можно осадить в
щелочной среде и при небольших температурах.
У Вас в школе есть обычный оптический
микроскоп?
Тогда рекомендую вам начать с того, что
просто разглядывать кристаллики различных
солей и осадков, которые вы можете получить
по обычным реакциям, которые проходятся в
школе.
В каком-то смысле, у вас будет модель тех
нанокристалликов, которые вы видите на
красивых микрофотографиях электронной
микроскопии.
Альберт, Вы меня извините, пожалуйста, но
"секрет найден" уже давно и в некоторых
странах солнечные батареи уже на крышах
обычных домов висят.
А эта статья - переделка идеи, которую
активно пытались внедрить в 2005-2007 годах http://dx.do...3/1.2751588
Только результат всех этих ухищрений довольно
плачевный - площадь анода увеличивается
ненамного, а вот технологичность ячейки
просто ужасна.
Для оксида цинка сейчас нужно заниматься
скорее сенсибилизатором (красителем или
квантовыми точками), а пленку оставить либо
стандартную (из сферических наночастиц), либо
сделать очень ровный массив длинных и тонких
наностержней, либо (что сейчас считают
наиболее перспективным), сделать когерентное
наращивание одних нанокристаллов на других
(такие пленки в обзорах даже называют
пористыми монокристаллами).
Кому интересно, советую читать: http://onlin...88/suppinfo
и http://pubs....EE/b811536b
Юный максималист, 31 января 2011 01:05 
Да, я не пояснил, что сенсибилизация ZnO трудна
вследствие его меньшей химической стабильности
по отношению к кислотным группам красителей. У
диоксида титана стабильность намного выше. Но
его надо отжигать для нормального контакта
между наночастицами в пленке.
Трусов Л. А., 31 января 2011 01:26 
Тёма, статья всё-таки не о том, как улучшить солнечные батарейки, а про то, как растить пушистых нямочек
Юный максималист, 31 января 2011 01:49 
Так это уже делали http://pubs....1/jp805239k
А мой "монолог" был в ответ Альберту

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

 

Проба пера
Проба пера

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Британский крест китайских ученых: элемент памяти на новом типе доменной структуры в FeRh.Волокна из углеродных нанотрубок помогут сердцу. Фуллерены для стабилизации азотного топлива. International Quantum Complex Matter Conference 2020 (QCM2020).

На ВДНХ в Москве отметят День российской науки
День российской науки отпразднуют на ВДНХ в Москве 8 и 9 февраля. Инновационно-образовательный комплекс «Техноград» на ВДНХ приглашает москвичей и гостей столицы отпраздновать «День науки». Гостей ожидают бесплатные мастер-классы, знакомство с инновациями в биомедицине и достижениями нейронаук, занимательные уроки и многое другое.

8 февраля - День Российской науки
День российской науки отмечается 8 февраля

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.