Японська дослідницька група створила новий матеріал під назвою фулеренінданони (FIDO), який пропонує підвищену міцність і ефективність для сонячних елементів наступного покоління, з потенційним застосуванням в органічних фотодіодах і фотодетекторах
Вчені створили матеріал для розробки новітніх сонячних батарей Фото: Ютака Мацуо з Інституту інновацій
Група під керівництвом дослідників з Університету Нагої в Японії створила матеріал на основі фулеренових інданонів (FIDO), який обіцяє підвищити довговічність сонячних елементів наступного покоління. Довговічність була однією з найбільших перешкод для їх практичного застосування та комерціалізації. Дослідники опублікували свої результати в журналі Американського хімічного товариства.
Перовскітні сонячні елементи: майбутнє сонячної енергетики
Наступне покоління сонячних батарей, ймовірно, використовуватиме елементи на основі перовскіту. Ці кристалічні елементи — високоефективні та можуть генерувати електроенергію навіть у приміщенні за умов слабкого освітлення. Вони також легші та гнучкіші, ніж звичайні кремнієві сонячні елементи. Як наслідок, вони більше підходять для встановлення на вертикальних поверхнях, таких як вікна та стіни.
Роль фулерену в сонячних інноваціях
Багато з унікальних властивостей цих сонячних елементів походять від фулерену (C60). Його унікальна форма, що нагадує футбольний м’яч, робить фулерен миттєво впізнаваним. Фулерени — це напівпровідники на основі вуглецю, які можуть направляти електрони для створення енергії, що робить їх важливими для органічної електроніки. Дослідники можуть приєднувати органічні молекули до фулеренів, щоб посилити їхню електронну функцію, створюючи таким чином похідні з різними властивостями.
FIDO — стабільний та ефективний матеріал
Група під керівництвом професора Ютака Мацуо з Інституту інновацій для майбутнього суспільства додала інданон до фулерену, щоб створити FIDO. Інданон — корисна сполука в реакціях. Вона має унікальну структуру зі злитих кілець, які створюють міцні вуглецеві зв’язки між фулереновою та бензольною частинами інданону. Це створює сполуку з чудовою стабільністю навіть при нагріванні.
Цікаве по темі: Науковці винайшли перший у світі «квантовий напівпровідник»
Досягнення в технології аморфних матеріалів
Використовуючи FIDO, Мацуо та його співробітники контролювали плівку, щоб створити аморфний матеріал замість більш поширеного кристалічного матеріалу, який використовується в нині популярних кремнієвих сонячних елементах. Аморфні матеріали мають більш хаотичну структуру, ніж ретельно організовані кристали. Ця хаотичність дозволяє створювати аморфні плівки з певними властивостями, регулюючи умови осадження і підлаштовуючи електричні характеристики плівки під вимоги технології сонячних елементів.
Коли вони порівняли свою нову технологію зі стандартною плівкою, то виявили, що їхній винахід має багато переваг. На відміну від звичайної плівки, вона була більш ефективною і стабільною, і ці властивості не погіршувалися. Важливо, що ефективність перетворення не знизилася.
Широкі наслідки для фотоелектричних технологій
«Наша аморфна плівка не кристалізується при нагріванні і демонструє чудову морфологічну стабільність, — сказав Мацуо. — Проблема плівок полягає в тому, що при нагріванні до 150°C ступінь кристалізації збільшується. Наша нещодавня розробка — аморфна тонка плівка — не втрачає властивостей навіть при нагріванні».
Група бачить цілий ряд застосувань для своєї методики.
«Очікується, що ці похідні фулерену будуть використовуватися не тільки для перовскітних сонячних елементів, але й для елементів фотоелектричного перетворення, таких як органічні фотодіоди та в органічних фотоприймачах, — сказав Мацуо. — Органічні фотоприймачі сприяють високій роздільній здатності датчиків зображення в камерах і будуть використовуватися для автентифікації за відбитками пальців на дисплеях смартфонів, дозволяючи розблокувати будь-яку частину екрану, до якої доторкнеться палець».
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Microsoft відкрила новий матеріал, який замінить звичайні акумулятори
Створено акумулятор, який заряджається за лічені хвилини
Створено бездротову зарядку, яку можна імплантувати в тіло
За матеріалами scitechdaily.com
