Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Смерть под солнцем

Ключевые слова:  перовскит, солнечная энергетика

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

27 декабря 2017

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики (ЛНМСЭ)факультета наук о материалах МГУ при сотрудничестве со всемирно известным ученым в области солнечной энергетики М. Гретцелем (EPFL, Лозанна, Швейцария) обнаружили одну из причин уже давно обсуждавшейся деградации перовскитных солнечных ячеек, которая тормозит их практическое использование. В работе, опубликованной в Journal of Materials Chemistry A показано, что причиной гибели ячеек можект служить разрушение золотого электрода под действием продуктов фотохимического разложения перовскита с образованием многокомпонентных йодауратов. Обнаружение нового механизма деградации солнечных ячеек стало возможным после публикации статьи, в которой сотрудники ЛНМСЭ ФНМ МГУ представили новый подход по синтезу гибридного перовскита с использованием в качестве прекурсора полииодидного расплава на основе иодида метиламмония.

В настоящий момент одним из основных препятствий перед коммерциализацией перовскитных солнечных ячеек является их низкая стабильность в реальных эксплуатационных условиях под действием солнечного света, повышенная влажность и высокая температура воздуха и др. Основным преимуществом и, одновременно, недостатком перовскитных солнечных батарей является непосредственно сам светопоглощающий перовскитный материал (гибридный органо - неорганический перовскит (CH3NH3)PbI3), который, обладая рекордными функциональными характеристиками, под действием различных факторов может, в то же время, разрушаться с образованием химически агрессивных продуктов распада. К тому же, процессы деградации солнечных ячеек могут затрагивать и другие функциональные слои в их составе – электрон/дырочно проводящие слои, металлические электроды. Как всегда, за все нужно платить.

Сотрудники Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики в своем исследовании обратили внимание на стабильность золотого электрода при облучении перовскитной солнечной ячейки ультрафиолетом, присутствующим в солнечном спектре. В ходе исследования обнаружилось, что считавшийся ранее инертным золотой электрод подвергается необратимой химической деградации с образованием новой неизвестной фазы. Более детальное изучение происходящих процессов показало, что причиной химической деградации золота является его взаимодействие с формирующимся в процессе фотохимического разложения перовскита высокореакционным полииодидным расплавом на основе иодида метиламмония и йода с образованием соединения (MA)2Au2I6.

По мнению авторов статьи, локальное образование полииодидного расплава при УФ-индуцированной деградации перовскита является критическим фактором с точки зрения химической стабильности не только металлических электродов, но и органических дырочно-проводящих слоев, находящихся, как правило, между электродом и светопоглощающим материалом. Таким образом, золото в перовскитных солнечных ячейках уже не может считаться наиболее подходящим электродным материалом и должно быть заменено на более инертные и дешевые аналоги, поиском которых также занимаются сотрудники Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики ФНМ МГУ при поддержке ФЦП МОН РФ совместно с индустриальным партнером, компанией "Евросибэнерго".

Автор - Н. Шленская (ФНМ МГУ).




Комментарии
Владимир Владимирович, 27 декабря 2017 18:40 
Молодцы!
А то уж сложилось было мнение, что все статьи на эту тему - быстренько померить побольше токов и кпд, написать статей попрестижнее, и премий нобелевских и разных пополучать.
И ведь если там золото мрёт - что ж там со всей органикой-то творится?!

Немного менее трагическое название было бы «Утомлённые Солнцем»
Ну, есть еще статьи, где перовскит под зелененьким лазером за секунду коньки откидывает, но не наша, мы просто это видели.... А еще вода, перегрев и проч.
Владимир Владимирович, 28 декабря 2017 00:39 
Ну всякое бывает.
Но гранты ведь с такими историями не пишут.
А Михалковские фразы лучше на потом приберечь...
Владимир Владимирович, 28 декабря 2017 00:40 
Вы- оптимист.
И наверняка ведь информированный
Ну, первая мысль - золото на проводящие и коррозионностойкие интерметаллиды заменить, что позволит и удешевить электрод, и стабильности ему добавить.
Владимир Владимирович, 28 декабря 2017 20:30 
А можно, пожалуйста, поподробнее про интерметаллиды стабильнее золота?
Речь идёт про химическую стабильность в данном конкретно случае. По логике, чтоб не закомплексовывалось, как с золотом, нужна большая доля ковалентности связи, возможно, даже один из компонентов интерметаллида - металлоид типа бора или кремния. А второй - слабоактивный металл. Не судите строго, если совсем ерунда в голову пришла.
Владимир Владимирович, 29 декабря 2017 16:56 
Да я не сужу.
Мне конкретные примеры услышать было интересно.
Ваши мысли - на правильном пути
Но не уверен про соединения бора и кремния.
Вот, к примеру, нитрид титана(III), TiN, - во многом, как золото.
Но все равно ведь - если анод, то электроны отберут.
Поэтому по логике мысли вряд ли будут устойчивые соединения кроме оксидов.
И примеры есть
Ну если вы про тот же ITO, то снова дорогое удовольствие. Хотя не такое дорогое, как золото.
Ну возможно, диборид ниобия, гексаборид лантана, наверное, вряд ли. Хотя не берусь судить, насколько это будет работать.

Мне больше другое интересно - материал ведь, по идее, страшно токсичный, насколько понятно из состава - содержит свинец, йод. Как студентам разрешено с ним работать?
Владимир Владимирович, 29 декабря 2017 20:42 
Ничего страшного в работе со свинцом нет; этому как раз и должны учить - как работать безопасно.

Мои мысли были в направлении диоксидов иридия и рутения.
Цена - важный фактор, конечно, но на данной стадии развития, мне думается, самое главное - научиться делать надежно.
Графен.
Владимир Владимирович, 04 января 2018 21:50 
Гудилин Евгений Алексеевич, 03 января 2018 12:56
Графен.

Графен, конечно, очень ныне моден.
Но окисляется ведь и необратимо.

Хотя да, при относительной стабильности начальные параметры будут неплохие, чтоб статьи писать...
М - ксены.
Владимир Владимирович, 26 января 2018 03:59 
Конкретные примеры, редокс потенциалы?

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

 

Левитация капли магнитной жидкости в переменном магнитном поле
Левитация капли магнитной жидкости в переменном магнитном поле

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Графеновые маски выходят на борьбу с Covid 19. Графен губит вирусы. Сенсор для противотуберкулезного препарата. Взаимодействие Дзялошинского-Мории и механическая деформация. Скирмионы займутся растяжкой?

Ученые разработали технологию трехмерной печати генно-инженерных конструкций для направленной регенерации костных тканей
Группа российских ученых разработала оригинальную технологию трехмерной печати персонализированных изделий из биоактивной керамики и создала персонализированные ген-активированные имплантаты. Проведен комплексный физико-химический и биохимический анализ экспериментальных образцов ген-активированных материалов и персонализированных имплантатов для инженерии и направленной регенерации костных тканей, полученных с использованием технологий трехмерной печати, включая доклинические исследования на крупных животных.

Ученые из ИОФ РАН осуществили лазерный перенос графена
Исследователи из Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) напечатали «смятый» графен на кремниевой подложке, используя метод лазерно-индуцированного прямого переноса. Этот относительно простой процесс может заменить трудоемкие литографические способы создания гарфеновых структур в перспективных устройствах микроэлектроники.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

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.