Kredit:RUDN University
En kemist från RUDN University har syntetiserat nya typer av optiskt aktiva material med strukturen av mineralet perovskit. Han föreslog ett miljövänligt, snabb, och lätt reproducerbar mekanokemisk metod, vilket möjliggör erhållande av hybridmaterial av hög renhet, lovande för skapandet av solceller. Artikeln publicerades i tidningen Nanoskala .
De allra flesta organo-oorganiska hybridmaterial som används idag i solenergi är tredimensionella perovskitliknande halvledare som innehåller bly i sin struktur. Dock, användningen av sådana material skapar problem på grund av deras toxicitet. Dubbla perovskiter, eller "elpasoliter, "kan fungera som ett bekvämt alternativ som hjälper till att undvika att använda giftigt bly.
Hittills, många av de teoretiskt förutsagda strukturerna för dubbla perovskiter har inte syntetiserats på grund av ett antal problem, såsom bildandet av stabila biprodukter, till exempel, cesium, brom, och antimonföreningar, vilket förhindrade att reaktionen slutfördes. Rafael Luque, direktören för det vetenskapliga centret vid Joint Institute for Chemical Research vid RUDN University, och hans kollegor använde metoderna för "grön kemi" för att syntetisera tre dubbla perovskiter:Cs 2 AgBiBr 6 , MA 2 TlBiBr 6 , och Cs 2 AgSbBr 6 .
Kemisterna använde det mekanokemiska tillvägagångssättet, det är, hög energi slipning, som inte kräver användning av organiska lösningsmedel, och är därför mer miljövänligt. Författarna till artikeln visade att låg temperatur är en kritisk parameter vid syntesprocessen i en kulkvarn eftersom den eliminerar bildandet av sidoföreningar.
Strukturen och fasen och grundkompositionen för de erhållna perovskiterna bekräftades med fysikalisk -kemiska analysmetoder. Termisk stabilitet utvärderades också. Det visades att de syntetiserade materialen är stabila vid höga temperaturer, från 300 till 500 grader Celsius.
För att kontrollera de syntetiska hybridmaterialens optiska egenskaper, kemisterna mätte absorptionen och utsläppskraften hos nya material i det synliga och ultravioletta området. Baserat på dessa uppgifter, forskarna beräknade bandgapet, det är, energiområdet som gör det möjligt att bestämma materialets elektriska konduktivitet, särskilt, om materialet är en halvledare. De erhållna energivärdena, dvs bandgapet, är helt överens med både de teoretiskt beräknade värdena och med de experimentella värdena, beskrivs i litteraturen för motsvarande strukturer.
De nya materialen visar hög stabilitet; inga förändringar observerades i deras kristallina struktur efter flera månaders lagring vid rumstemperatur och luftfuktighet. Professor Luque och hans kollegor tror att deras metod kan användas för att syntetisera andra dubbla perovskiter, som är benägna att sönderdelas till skiktfaser som kan bli grunden för skapandet av mycket effektiva solceller fria från giftigt bly.
De syntetiserade materialen är mycket effektiva, jämförbar med de flesta syntetiserade litteratursystem men syntetiseras på ett mycket enklare och miljövänligt sätt som avsevärt minskar produktkostnaderna i det slutliga materialet. Framtiden kommer att berätta om deras ekonomiska genomförbarhet men materialen har verkligen lovande utsikter för olika tillämpningar, "Säger Luque.
