Сетевое издание ENERGOSMI (ЭНЕРГОСМИ). Номер свидетельства СМИ ЭЛ № ФС 77 — 63300.

Использование двумерных материалов в качестве барьерного слоя позволит увеличить срок службы и эффективность солнечных батарей. Такой вывод сделали ученые из Уфимского университета науки и технологий по итогам исследования, результаты которого опубликованы в журналах Physical Chemistry Chemical Physics и Nanoscale.

Барьерный слой солнечных элементов разделяет материалы, проводящие электрический ток в солнечных элементах, защищая их от пагубного воздействия кислорода, воды и химических веществ. Производители солнечных элементов используют для создания барьерных слоев тернарные (3D) нитриды, которые имеют в своем составе три компонента — азот и два металла. Альтернативой трехмерным соединениям являются химически активные 2D-формы, которые нередко отличаются более высокой подвижностью электронов (носителей заряда). Последняя отражает способность материала проводить ток: чем она выше, тем эффективнее солнечные батареи преобразуют световую энергию в электричество.

Ученые из Уфимского университета науки и технологий определили свойства двумерных форм нитридов цинка (с ванадием, ниобием и танталом) с помощью компьютерного моделирования, а затем на основе квантово-химических методов описали распределение электронов в молекулах и измерили подвижность этих заряженных частиц. Выяснилось, что подвижность электронов в двумерных соединениях в два раза выше, чем в 3D-формах. При этом подвижность электронов в двумерном слое нитрида цинка не уступала самым высоким известным значениям подвижности электронов в двумерных материалах.

Авторы также смоделировали взаимодействие двумерных нитридов цинка с атмосферными газами – азотом, углекислым газом, водородом, оксидом азота и водяным паром. Моделирование показало, что все три соединения — с ванадием, ниобием и танталом — невосприимчивы к влиянию азота и углекислого газа, но при этом подвержены деградации при взаимодействии с аммиаком и оксидом азота. Наименьшую устойчивость к аммиаку и оксиду азота показал двумерный нитрид цинка с танталом — он оказался примерно в два раза менее стабилен, чем другие образцы. Как следствие, солнечные элементы, в которых в качестве барьерного слоя будет использоваться нитрид цинка с танталом, прослужат меньше, чем те, в которых будут применяться нитриды цинка с ванадием или ниобием.

«Исследованные двумерные монослои обладают набором характеристик, необходимых для их успешного применения в качестве барьерного слоя в солнечных элементах. Это высокая стабильность при воздействии атмосферных газов и высокая подвижность электронов. Работа показывает новые функциональные свойства наноматериалов, которые можно будет использовать для создания высокопроизводительных фотоустройств», — цитирует Российский научный фонд руководителя проекта, кандидата физико-математических наук Андрея Кистанова.

Читайте Insider

Журнал о кабельном бизнесе

Слушайте Kabel.FM

Первое кабельное радио!

Рекомендации по теме

Меры по повышению энергоэффективности должны распространяться на весь цикл производства ресурсов
Каким будет РИФ на острове Русский?
Завершилось строительство крупнейшей магнитной системы в мире
Томсккабель отмечает 25-летний юбилей. Четверть века в кабельном бизнесе!
Всё по плану: утверждена энергетическая стратегия России до 2050г.
Ничто не останется незамеченным: произошла успешная аттестация световых маркеров для ЛЭП
ГК «Терра-Ток» реализовала 800 проектов по обустройству электрических сетей на базе шинопровода
Миссия выполнена: готов аналитический обзор по созданию опытно-промышленного термоядерного реактора ИТЭР за 15 лет своего существования
Нас ждет новый нацпроект "Энергетика?"