В Дубне создали материал для перовскитных солнечных батарей и детекторов, который оказался более устойчивым к атмосферным воздействиям по сравнению с существующими аналогами. Это открытие позволит создавать более долговечные элементы для преобразования в электричество солнечной энергии
Автором исследования является Илья Симоненко, выпускник магистратуры университета «Дубна», ассистент кафедры химии, новых технологий и материалов и стажер-исследователь Лаборатории теоретической физики ОИЯИ. Он разработал тонкие пленки на основе йодида и бромидов цезия-свинца.
«Мы получили тонкие пленки на основе цезия с различным галогенным составом, что было довольно сложной задачей. Подтвердили устойчивость структуры не только оптическими, но и рентгенологическими исследованиями. Полученные пленки были также исследованы на стабильность: они могут сохранять свои свойства до 1000 часов», — рассказал Илья Симоненко.
Ранее в перовскитных солнечных элементах использовались пленки на основе йодида свинца метиламмония, которые быстро разрушались под воздействием солнечных лучей и влаги, теряя около половины своей первоначальной эффективности за 300–400 часов использования. Неорганические перовскиты, которыми занимается Илья, оказались более устойчивыми.
Илья Симоненко начал заниматься темой перовскитов и фотовольтаики (науки о возникновении электрического тока в различных материалах под воздействием света) с первого курса. В университете «Дубна» есть целая научно-исследовательская группа, включающая преподавателей, ассистентов и студентов всех степеней обучения, занимается исследованиями перовскитов. Именно неорганическими (без органической составляющей) перовскитами Илья начал заниматься для написания магистерского диплома.
Обычно исследования в области перовскитных солнечных батарей направлены на улучшение существующих составов тонких пленок для достижения максимальной эффективности, игнорируя стабильность. Однако студент пошел другим путем и попытался найти новый, более устойчивый состав.
После изучения доступных литературных данных Илья вместе с консультантом Владиславом Киневым, старшим преподавателем кафедры химии, новых технологий и материалов, и научным руководителем Рашидом Назмитдиновым, ведущим научным сотрудником Лаборатории теоретической физики Объединенного института ядерных исследований, приступили к сбору материалов для исследований и разработали технологию создания тонкой пленки на основе цезия.
На лабораторное или токопроводящее стекло наносится раствор перовскита, который распределяется с помощью центрифуги и закрепляется в виде пленки толщиной несколько сотен нанометров после отжига. Исследование свойств полученных пленок показало, что они не только более стабильны, чем их органические аналоги, но и способны поглощать солнечный свет практически во всем видимом диапазоне.
«Поскольку я первый год занимаюсь темой именно неорганических перовскитов, я планирую использовать наработки в разработке фотовольтаических устройств: солнечных ячеек, детекторов солнечного и электромагнитного изучения. Также другие структурные формы перовскитов можно использовать в качестве светодиодов, катализаторов и во многих других приложениях. В перспективе полученные ячейки можно будет коммерциализировать и использовать на благо нашей страны», — поделился Илья Симоненко.
Ранее молодой ученый из Дубны представил разработки в области глубокой заморозки.
