Wie man das „Bastard-Mineral“ oder die neue Schnittstelle für das Solarpanel verbessert

Die Perovsky-Bastarde waren, wenn nicht die mächtigsten, dann sicherlich der berühmteste illegitime Clan des russischen Reiches.

Erstens gab es viele Perovsky-Bastarde. Ihr Vater, der allmächtige Graf Alexei Razumovsky, lebte mit ihrer Mutter, der bürgerlichen Maria Sobolevskaya, über 35 Jahre in einer standesamtlichen Ehe, wie sie heute sagen. Und er brachte zehn Kinder hervor, die speziell für sie den erfundenen Nachnamen „Perovskys“ erhielten.

Zweitens waren alle Perowskiy-Bastarde furchtbar aktiv - nicht umsonst lautete ihr Clan-Motto der Satz „Sei nicht bekannt, sondern sei“.

Vielleicht gibt es keinen solchen Bereich, in dem „plötzliche Zählungen“ oder deren Nachkommen nicht vermerkt sind. Perovskys waren Minister für innere Angelegenheiten und Königsmord, Gouverneure von St. Petersburg und die Gouverneure der Stadt Feodosi, sie spielten das Große Spiel mit England aus Zentralasien und schrieben das Buch „Jungs und Tiere“, waren Generalkonsuln in Genua und politische Gefangene, waren mit Schukowski befreundet und pflanzten Wälder In Kasachstan erfand ein Vertreter des Nachnamens das Märchen „Schwarzes Huhn“ und vier weitere - der größte russische Philosoph, Autor des Aphorismus „Wenn Sie einmal gelogen haben, wer wird Ihnen glauben?“.

Von den Bastarden der Perowskys gab es einen blühenden Strauch von Perowskiy, der Ausdruck „Unser Land ist reich, es gibt nur keine Ordnung“, der Name des Moskauer Bezirks Perovo, der zu Ehren ihres einstigen Besitzes in der Nähe von Moskau und des Minerals Perowskit genannt wurde, das erstmals im Ural gefunden wurde.


Zukünftiger Königsmord Sofia Perovskaya (rechts)

Wir werden über ihn sprechen.

Im Zusammenhang mit diesem Mineral wurde der Name Perovsky in den letzten Jahren nicht nur in unserem Land, sondern fast überall auf der Welt in Erinnerung gerufen. Aus einem einfachen Grund sind Perowskit-Dünnschichtsolarzellen, über die wir bereits geschrieben haben, heute die Hauptalternative zu herkömmlichen Siliziumsolarzellen.

Bisher ist diese Alternative eher potenziell, aber drei globale Vorteile verfolgen zunehmend Perowskite. Das erste ist die Billigkeit der Produktion. Perowskit-Solarmodule können ohne Verwendung von Vakuumverfahren auf speziellen Tintenstrahl- oder Matrixdruckern gedruckt werden. Nummer zwei - im Gegensatz zu zerbrechlichen und zerbrechlichen Siliziumbatterien kann Perowskit auf Substraten aus PET, auch bekannt als Lavsan, hergestellt werden - ein gängiges Material für Plastikflaschen und drittens Flexibilität, aufgrund dessen Filmfotomodule an den Wänden von Gebäuden und gekrümmten Oberflächen von Autofenstern montiert werden können. unabhängige Heizung oder Stromversorgung erhalten.



So gut wie gut, gut ist nicht gut - Perowskite sind immer noch instabil und bauen sich schnell ab, obwohl sie im Vergleich zu Siliziumanaloga vergleichbare Wirkungsgrade ergeben (der Wirkungsgradrekord für Perowskite beträgt 25,2%, für Siliziumelemente 26,7%). Viele Forschungsteams auf der ganzen Welt sind derzeit damit beschäftigt, die Effizienz von Perowskit-Fotozellen zu steigern. Die meisten Studien befassen sich mit der Auswahl der chemischen Zusammensetzung von Perowskit, der Stabilisierung des Betriebs von Bauelementen und der Einführung neuer Nanomaterialien.

Und jetzt die Nachrichten. Wissenschaftler von NUST „MISiS“ und der Universität von Tor Vergata (Mailand, Italien) zeigten, dass die mikroskopische Dosis von zweidimensionalem Titancarbid in der Zusammensetzung der Perowskit-Fotozelle die Fähigkeit zur Sammlung elektrischer Ladungen erheblich verändert und den Gesamtwirkungsgrad auf 20,14% erhöht. Die Ergebnisse werden in der renommierten Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht.

Das internationale Team des Labors für fortgeschrittene Solarenergie (LASE - Labor für fortgeschrittene Solarenergie), der Abteilung für funktionelle Nanosysteme und Hochtemperaturmaterialien (FTSiVTM) NITU MISiS und Forscher der italienischen Universität Tor Vergata unter der Leitung von Professor Aldo di Carlo schlugen eine originelle Lösung vor - Anreicherung (Doping) von Perowskit zweidimensionale Substanzen auf Basis von Metallcarbid (Maxene).



„ Wir haben festgestellt, dass Maksens aufgrund seiner einzigartigen zweidimensionalen Struktur zur Anpassung der Oberflächeneigenschaften von Perowskit verwendet werden kann, wodurch wir eine neue Optimierungsstrategie für diese Solarzellen der dritten Generation entwickeln können“, kommentierte Professor Aldo Di Carlo .

Eine Dünnschicht-Perowskit-Fotozelle hat eine Sandwichstruktur, zwischen deren Schichten der Prozess des Sammelns von Elektronen stattfindet, wodurch die Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie umgewandelt wird. Grob gesagt, je weniger energieintensiv dieser Prozess der elektronischen Verschiebung stattfindet, desto effizienter arbeitet das gesamte Modul, und die Zugabe von Maxen verbessert diesen Prozess.

„ Um die Effizienz von Perowskit-basierten Solarmodulen zu verbessern, sind eine sorgfältige Montage des Geräts und die Entwicklung einer internen„ Schnittstelle “für die Batterie zur Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften und des Prozesses der Ladungsextraktion an den Elektroden erforderlich “, sagte Danila Saranin , eine der Autoren der Arbeit, Ingenieurin am vielversprechenden Solarenergielabor von MISiS NITU. - Um dieses Problem zu lösen, haben wir zusammen mit unseren italienischen Kollegen eine Reihe von Experimenten zur Einführung von Nanomaterialien auf der Basis von Titancarbid in einer mikroskopischen Menge von 0,14 mg / ml in nahezu alle inneren Strukturen des Perowskitmoduls durchgeführt. Dadurch konnte der Wirkungsgrad der Solarbatterie gegenüber den ursprünglichen Prototypen um mehr als 25% gesteigert werden . "



Maksens wurden nacheinander in verschiedene Schichten der Perowskit-Solarzelle eingeführt. Die Konfigurationen wurden mit der Einführung von Maksens in die photoabsorbierende Perowskitschicht, in die Elektronentransportschicht von Titandioxid und auch in die „Grenzfläche“ zwischen ihnen getestet. Nach der Analyse der Ergebnisse stellten die Wissenschaftler fest, dass der Effekt am ausgeprägtesten ist, wenn die Maxen in allen beschriebenen Schichten sowie an der Grenzfläche vorhanden sind. Die experimentellen Ergebnisse werden durch geeignete Modellierung der resultierenden Strukturen bestätigt.

Die Arbeit des internationalen Teams ist insofern einzigartig, als es die erste wissenschaftliche Arbeit ist, die nicht nur eine Reihe von Experimenten und die erzielten Ergebnisse beschreibt, sondern auch die Mechanismen erklärt, die in modifiziertem Perowskit aus physikalisch-chemischer Sicht auftreten.



„Das Hauptergebnis dieser Arbeit ist die Erkennung von Änderungen der elektrophysikalischen Eigenschaften von Halbleitern bei Modifizierung durch Maxene, was in Zukunft große Aussichten für die Verwendung neuer Nanomaterialien in der realen Produktion eröffnet“, fügte Anna Poznyak hinzu, eine der Mitautoren der Studie, Forscherin am Ministerium für Steuer- und Zolldienst des MISiS .

Derzeit arbeitet das Team daran, das resultierende Gerät zu stabilisieren und seine Effektivität zu erhöhen.