И таким образом, любая замена для содержащих лидерство перовскитов, используемых в некоторых солнечных батареях, должна была бы действительно выступить. Но что они могли найти, чтобы заменить полупроводники перовскита, которые так обещали и настолько эффективные при преобразовании солнечного света в электричество?
Какие материалы могли произвести полупроводники, которые работали точно также, но были безопасны и в изобилии и недороги, чтобы произвести?«Полупроводники везде, правильно?» Вела сказал. «Они находятся в наших компьютерах и наших сотовых телефонах.
Они обычно находятся в высокого уровня, продуктах высокой стоимости. В то время как полупроводники могут не содержать редкие материалы, многие токсичные или очень дорогие».
Vela, адъюнкт-профессор штата Айова химии и партнер Лаборатории Эймса американского Министерства энергетики, направляет лабораторию, которая специализируется на развитии новых, наноструктурированных материалов. Думая о проблеме лидерства в солнечных батареях, он нашел представление конференции исследователями Массачусетского технологического института, которые предложили возможные замены для перовскитов в полупроводниках.Vela и аспиранты штата Айова Брайан Росалес и Майлз Вайт решили сосредоточиться на основанных на натрии альтернативах и начали 18-месячный поиск нового вида полупроводника. Работа была поддержана пятилетней, Премией Велы за 786 017$ от Национального научного фонда.
Они придумали комплекс, который показывает натрий, который является дешевым и в изобилии; висмут, который относительно недостаточен, но перепроизведен во время добычи других металлов и дешевый; и сера, пятый наиболее распространенный элемент на Земле. Исследователи сообщают о своем открытии в работе, недавно опубликованной онлайн Журналом американского Химического Общества.Подзаголовок газеты – хорошее резюме их работы: «К Богатым Землей, Биологически совместимым Полупроводникам».
«Наш синтез открывает новый класс недорогих и безвредных для окружающей среды троичных (трехчастных) полупроводников, которые показывают представляющие интерес свойства для применений в энергетическом преобразовании», написали химики в их статье.На самом деле Росалес работает, чтобы создать солнечные батареи, которые используют нового полупроводника.Вела сказал изменения в синтезе – изменяющаяся температура реакции и время, выбор металлических предшественников иона, добавив, что определенные лиганды – позволяют химикам управлять структурой материала и размером ее нанокристаллов.
И это позволяет исследователям изменять и точно настраивать свойства материала.Несколько из свойств материала уже идеальны для солнечных батарей: ширина запрещенной зоны материала – сумма энергии, требуемой для световой частицы пробить свободный электрон – идеальна для солнечных батарей.
Материал, в отличие от других материалов, используемых в солнечных батареях, также стабилен, когда выставлено, чтобы передать и оросить.Так, химики думают, что у них есть материал, который будет работать хорошо в солнечных батареях, но без токсичности, дефицита или затрат.
«Мы верим результатам эксперимента, и результаты расчетов сообщили здесь», написали они в их статье, «поможет прогрессу фундаментальное исследование и исследование этих и подобных материалов для энергетических конверсионных устройств».