В Германии создан самособирающийся наноматериал для солнечных батарей
Немецкие ученые научились получать сверхтонкие листы
полупроводникового материала сульфида свинца с высокой
фоточувствительностью напрямую в процессе синтеза нанокристаллов этого
вещества, эти пластины могут найти применение в конструкциях
фотодетекторов, а также солнечных батарей и других возобновляемых
источников энергии, сообщается в статье исследователей, опубликованной в
четверг в журнале Science.
Авторы публикации показали, что в
процессе синтеза нанокристаллы PbS, имеющие размеры не более трех
нанометров, самоорганизуются в тонкие двумерные структуры микронных
масштабов, напоминающие листы толщиной всего 2-3 нанометра. Эти листы,
будучи собраны из отдельных фрагментов, тем не менее, ведут себя как
единый кристалл и обладают высокой фоточувствительностью,
прозрачностью и электропроводностью, что может быть использовано для
создания солнечных элементов на их основе.
Как показала группа
Хорста Веллера (Horst Weller) из Гамбургского университета в Германии,
для того, чтобы запустить процесс самосборки нанолистов сульфида
свинца, ученым необходимо всего лишь добавить еще один растворитель в
реакционную смесь, где протекает реакция синтеза.
Нанокристаллы
сами по себе являются чрезвычайно нестабильными частицами, а потому
проявляют немалую склонность к "слипанию" в большие неупорядоченные
"комки". Чтобы этого не происходило в реакционной смеси, в нее, как
правило, добавляют стабилизаторы - специальные химические соединения с
длинной неполярной углеродной цепочкой, имеющей полярную
функциональную группу на одном конце. Примером такого вещества является олеиновая кислота.
Эти молекулы "прикрепляются" одним концом
(полярным) к нанокристаллу, создавая вокруг него "шубу" из неполярных
отростков, которая и предохраняет вновь синтезированные нанокристаллы
от слипания.
Веллер показал: если на начальной стадии синтеза в
реакционную смесь добавить какой-нибудь дополнительный хлорсодержащий
растворитель (например, дихлорэтан), то он не только ускорит скорость
формирования новых нанокристаллов, но и окажет воздействие на "шубу"
из олеиновой кислоты. В результате она разделится на две половины,
покрывающие нанокристаллы с противоположных сторон.
Такие
нанокристаллы, как показали ученые, могут приближаться друг к другу с
боковых сторон, а также вступать во взаимодействие и образовывать
большие по размерам плоские кристаллы сульфида свинца нанометровой
толщины. Как показали электрофизические измерения, проведенные в
лаборатории Веллера, эти листы обладают прекрасным фотооткликом именно
за счет своей плоской структуры, а потому могут найти широкое
применение в качестве материалов для фотодетекторов и элементов
конструкции солнечных батарей.
"Получаемые таким образом
нанолисты могут сразу применяться для создания фотодетекторов без
дополнительной обработки", - пишут в своей статье авторы исследования.
Добавить комментарий
