Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН совместно с коллегами из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН разработали метод создания более эффективных солнечных батарей. Они синтезировали органические молекулы-антенны, присоединение которых к иридию многократно усилило поглощение света полученных металлоорганических соединений по сравнению с их индивидуальными компонентами.
Управление цветом красителя посредством рационального дизайна органических хромофорных фрагментов
Металлоорганические соединения иридия известны своими уникальными оптическими свойствами и способностью ярко люминесцировать под действием электрического поля, благодаря чему они нашли применение в качестве компонентов современных дисплеев. При незначительном изменении их состава и структуры они могут решать и обратную задачу — улавливать солнечное излучение и участвовать в его преобразовании в электрический ток, то есть работать в солнечных батареях.
Для более эффективного поглощения солнечного света и выработки большего количества электричества соединения иридия модифицируют с применением органических молекул-антенн. К сожалению, заманчивая идея использовать подход, отточенный миллиардами лет эволюции живой природы, до сих пор не давала должного результата. Но химикам из ведущих московских институтов удалось многократно усилить поглощение света соединениями иридия за счет их модификации органическими молекулами-антеннами и описать особенности этого процесса.
Схема. Соединения иридия, содержащие органические фрагменты с расширенной сопряженной системой, активно поглощают свет и участвуют в его эффективном преобразовании в электрический ток в солнечных батареях
«Если мы возьмем слишком большие молекулы-антенны, то они не будут работать так, как нужно. Да, они хорошо поглощают свет, но энергия будет рассеиваться, а не передаваться дальше. К тому же соединение окажется неустойчивым. Наша задача заключалась в том, чтобы найти оптимальный размер антенн, и эту проблему удалось частично решить», — прокомментировал работу один из соавторов статьи, старший научный сотрудник Лаборатории кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа ИОНХ РАН, кандидат химических наук Станислав Беззубов.
Найдя ключ к созданию стабильных интенсивно окрашенных соединений иридия, исследователи планируют в дальнейшем использовать «подсмотренные» у природы принципы для конструирования еще более эффективных красителей, а также улучшить качество сборки устройств.
Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (№ 22-23-01171), опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Источник фото на странице: ИОНХ РАН
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.
