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.

Авторы изобретения 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.

Результаты своисх исследований авторы опубликовали в статье Constanze Schliehe, Beatriz H. Juarez, Marie Pelletier, Sebastian Jander, Denis Greshnykh, Mona Nagel, Andreas Meyer, Stephan Foerster, Andreas Kornowski, Christian Klinke, and Horst Weller Ultrathin PbS Sheets by Two-Dimensional Oriented Attachment – Science 30 July 2010 329: 550–553 [DOI: 10.1126/science.1188035].

powered by CACKLE
© 2008-2012, Association «FEEI».