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

 

О правильной ориентации
О правильной ориентации

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Наносистемы: физика, химия, математика (2018, том 9, № 6)
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/volume9/9-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

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.