Японская исследовательская группа создала новый материал под названием фуллеренинданоны (FIDO), который предлагает повышенную прочность и эффективность для солнечных элементов следующего поколения, с потенциальным применением в органических фотодиодах и фотодетекторах
Ученые создали материал для разработки новейших солнечных батарей Фото: Ютака Мацуо из Института инноваций
Группа под руководством исследователей из Университета Нагои в Японии создала материал на основе фуллереновых инданонов (FIDO), который обещает повысить долговечность солнечных элементов следующего поколения. Долговечность была одним из самых больших препятствий для их практического применения и коммерциализации. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале Американского химического общества.
Перовскитные солнечные элементы: будущее солнечной энергетики
Следующее поколение солнечных батарей, вероятно, будет использовать элементы на основе перовскита. Эти кристаллические элементы — высокоэффективные и могут генерировать электроэнергию даже в помещении в условиях слабого освещения. Они также легче и гибче, чем обычные кремниевые солнечные элементы. Как следствие, они больше подходят для установки на вертикальных поверхностях, таких как окна и стены.
Роль фуллерена в солнечных инновациях
Многие из уникальных свойств этих солнечных элементов происходят от фуллерена (C60). Его уникальная форма, напоминающая футбольный мяч, делает фуллерен мгновенно узнаваемым. Фуллерены — это полупроводники на основе углерода, которые могут направлять электроны для создания энергии, что делает их важными для органической электроники. Исследователи могут присоединять органические молекулы к фуллеренам, чтобы усилить их электронную функцию, создавая таким образом производные с различными свойствами.
FIDO — стабильный и эффективный материал
Группа под руководством профессора Ютака Мацуо из Института инноваций для будущего общества добавила инданон к фуллеренам, чтобы создать FIDO. Инданон — полезное соединение в реакциях. Оно имеет уникальную структуру из слитных колец, которые создают прочные углеродные связи между фуллереновой и бензольной частями инданона. Это создает соединение с превосходной стабильностью даже при нагревании.
Интересное по теме: Ученые изобрели первый в мире «квантовый полупроводник»
Достижения в технологии аморфных материалов
Используя FIDO, Мацуо и его сотрудники контролировали пленку, чтобы создать аморфный материал вместо более распространенного кристаллического материала, который используется в ныне популярных кремниевых солнечных элементах. Аморфные материалы имеют более хаотичную структуру, чем тщательно организованные кристаллы. Эта хаотичность позволяет создавать аморфные пленки с определенными свойствами, регулируя условия осаждения и подстраивая электрические характеристики пленки под требования технологии солнечных элементов.
Когда они сравнили свою новую технологию со стандартной пленкой, то обнаружили, что их изобретение имеет много преимуществ. В отличие от обычной пленки, она была более эффективной и стабильной, и эти свойства не ухудшались. Важно, что эффективность преобразования не снизилась.
Широкие последствия для фотоэлектрических технологий
«Наша аморфная пленка не кристаллизуется при нагревании и демонстрирует превосходную морфологическую стабильность, — сказал Мацуо. — Проблема пленок заключается в том, что при нагревании до 150°C степень кристаллизации увеличивается. Наша недавняя разработка — аморфная тонкая пленка — не теряет свойств даже при нагревании».
Группа видит целый ряд применений для своей методики.
«Ожидается, что эти производные фуллерена будут использоваться не только для перовскитных солнечных элементов, но и для элементов фотоэлектрического преобразования, таких как органические фотодиоды и в органических фотоприемниках, — сказал Мацуо. — Органические фотоприемники способствуют высокому разрешению датчиков изображения в камерах и будут использоваться для аутентификации по отпечаткам пальцев на дисплеях смартфонов, позволяя разблокировать любую часть экрана, к которой прикоснется палец».
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Создан аккумулятор, который заряжается за считанные минуты
Microsoft открыла новый материал, который заменит обычные аккумуляторы
Создана беспроводная зарядка, которую можно имплантировать в тело
По материалам scitechdaily.com
