Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 499

Материаловеды из МГУ создали уникальную базу данных перспективных материалов для солнечных батарей

Материаловеды из МГУ создали уникальную базу данных перспективных материалов для солнечных батарей
Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах создали базу данных слоистых перовскитоподобных соединений. 

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах создали базу данных слоистых перовскитоподобных соединений. С использованием методов квантовой химии, кристаллохимического анализа и машинного обучения были выявлены закономерности между структурой и свойствами этих соединений. Результаты работы опубликованы в престижном международном журнале Chemistry of Materials.

Гибридные соединения со структурой перовскита за последние 10 лет привлекли колоссальное внимание ученых со всего мира. Причиной стали уникальные оптические и электронные свойства таких соединений. На основе гибридных перовскитов уже созданы солнечные батареи, светодиоды, лазеры, фотосенсоры, детекторы рентгеновского излучения и другие оптоэлектронные устройства. Многие из устройств обладают рекордными характеристиками, например, перовскитные солнечные батареи с КПД более 25%, превышающим рекордные значения наиболее распространённых сегодня солнечных батарей на основе поликристаллического кремния.

В ходе интенсивного исследования гибридных перовскитов в последние 2-3 года особый интерес исследователей привлекли так называемые слоистые перовскитоподобные соединения. В отличие от классических гибридных перовскитов, слоистые перовскитоподобные соединения обладают большим структурным разнообразием и широким диапазоном возможного химического состава. Кроме того, такие соединения стабильнее к факторам внешней среды, а значит, устройства на их основе будут служить дольше.

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ уже несколько лет ведут плодотворные исследования в области гибридных перовскитов и перовскитных солнечных батарей. Ранее мы писали о том, как им удалось разработать новый метод синтеза гибридных перовскитов и создать с его помощью солнечную батарею с КПД > 17%, а также о достижениях лаборатории в области теоретической химии и фундаментального материаловедения. Новая опубликованная работа закладывает основы нового направления исследований лаборатории, посвящённого изучению слоистых перовскитоподобных соединений исходя из фундаментальных принципов строения их кристаллической структуры.

В ходе проведённой работы были проанализированы сотни литературных источников и создана единая пополняемая база данных, в которой в настоящий момент содержится информация о структуре и свойствах более 500 соединений. На основании собранных данных с использованием кристаллохимического анализа и методов квантовой химии были рассчитаны важные структурные и электронные свойства данных соединений, а использование методов машинного обучения позволило проанализировать большой объём данных и обнаружить закономерности между их строением свойствами. Кроме того, такой подход позволил спрогнозировать неизвестные свойства некоторых соединений и выявить наиболее перспективные объекты исследований.

Название изображения

«В ходе работы мы провели детальный кристаллохимический анализ всех собранных соединений и выявили важные корреляции между геометрическими параметрами структуры и оптическими свойствами слоистых перовскитоподобных соединений. Это позволило нам сделать важные обобщения для всего класса данных соединений, которые позволят выявить новые перспективные материалы с выдающимися функциональными характеристиками. После публикации новости о нашей базе данных в твиттере она вызвала огромный интерес в международном научном сообществе, ежедневно мы регистрируем на сайте десятки посещений. Мы внимательно следим за развитием данной области исследований и будем регулярно дополнять нашу базу данных информацией о новых соединениях, наши коллеги из американских и европейских лабораторий уже начали присылать нам свои новые данные о кристаллических структурах данного класса соединений для пополнения нашей коллекции. В настоящий момент мы работаем над новыми исследованиями, опирающимися на углубленный анализ информации, собранной в созданной базе данных с кристаллохимической точки зрения», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ) и индустриальным партнером лаборатории Группой компаний En+.

Рисунок 1. Примеры кристаллических структур слоистых гибридных перовскитоподобных соединений, содержащихся в базе данных. Алексей Тарасов/МГУ

Рисунок 2. Объем органического катиона, находящегося между неорганическими слоями октаэдров PbI6 в кристаллической структуре перспективного слоистого перовскитоподобного соединения. Алексей Тарасов/МГУ

квантовая химия мгу московский государственный университет имени ломоносова слоистые перовскитоподобные соединения солнечная энергетика солнечные батарее факультет наук о материалах мгу

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.