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

 

Икра
Икра

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 3)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-3
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.