Российские ученые синтезировали перспективные бессвинцовые полупроводниковые материалы для солнечных батарей на основе комплексных галогенидов висмута. Оптические свойства новых материалов можно регулировать, меняя их цвет от желтого до черного. Статья опубликована в New Journal of Chemistry.
Перовскитные солнечные батареи — одна из самых многообещающих технологий в области возобновляемой энергетики. Эти элементы эффективно преобразуют свет в электричество. Кроме того, их производство проще и дешевле, чем изготовление классических солнечных панелей. Один из главных недостатков перовскитных солнечных батарей — присутствие в их составе токсичного свинца. Его альтернативой могут выступать соединения висмута, которые исследуются российскими и зарубежными учеными на протяжении последних пяти лет.
Теперь ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» разработали новые комплексные галогениды висмута для солнечных батарей.
«В нашем исследовании мы синтезировали новый гибридный галовисмутат и при замене брома, входящего в его состав, на йод получили непрерывный ряд твердых растворов, — рассказывает соавтор исследования Виталий Котов. — Обычно такая замена приводит к плавному изменению структурных и оптических свойств твердых растворов. В полученном соединении существуют два вида атомов галогенов. Часть атомов галогенов связана с атомами висмута, образуя линейные цепочки. Другая часть атомов галогенов расположена вне оси, вдоль которой построены такие цепочки. При замене брома на йод сначала меняются те атомы галогенов, которые находятся в цепочках, и только после их полной замены начинается замещение остальных атомов брома. Такая последовательная замена приводит к значительным изменениям в кристаллической структуре. При этом мы наблюдали весьма необычный характер изменения спектральных свойств соединений».
Изменение окраски происходит в зависимости от соотношения брома и йода в молекуле. Соединение, содержащее только бром желтого цвета, а только йод — черного. При замещении галогенов соединения приобретают разные оттенки желтого, оранжевого и красного. Для солнечной энергетики очень важна длина волны поглощаемого веществом света. Регулируемый, как в случае новых галовисмутатов, спектр поглощения позволяет получать светопоглощающие соединения с заданными оптическими свойствами.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
