Сотрудничество исследователей из
Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Национального
исследовательского университета «Высшая школа экономики», Института элементоорганических
соединений им. А.Н. Несмеянова РАН и Национального исследовательского центра «Курчатовский
Институт» позволило создать перспективные бессвинцовые полупроводниковые
материалы для использования в солнечных батареях на основе комплексных
галогенидов висмута. Результаты работы опубликованы в New Journal of Chemistry.
Перовскитные солнечные батареи — одна из
самых многообещающих технологий в области возобновляемой энергетики. Такие
элементы эффективно преобразуют свет в электричество, а их производство проще и
дешевле, чем изготовление обычных солнечных панелей.
Одним из главных недостатков
перовскитных солнечных батарей является присутствие в их составе свинца,
который может быть опасен для здоровья человека. В качестве альтернативных
соединений для солнечных батарей рассматриваются соединения висмута. Гибридные соединения
висмута активно исследуются российскими и зарубежными учеными на протяжении
последних 5 лет.
«В нашем исследовании мы синтезировали
новый гибридный галовисмутат, и при замене брома, входящего в его состав, на йод
получили непрерывный ряд твердых растворов. Обычно такая замена приводит к
плавному изменению структурных и оптических свойств твердых растворов. В
полученном соединении существуют два вида атомов галогенов. Часть атомов
галогенов связана с атомами висмута, образуя линейные цепочки. Другая часть атомов
галогенов расположена вне оси, вдоль которой построены такие цепочки. При
замене брома на йод сначала меняются те атомы галогенов, которые находятся в
цепочках, и только после их полной замены начинается замещение остальных атомов
брома. Такая последовательная замена приводит к значительным изменениям в кристаллической
структуре. При этом мы наблюдали весьма необычный характер изменения
спектральных свойств соединений», – пояснил доктор химических наук, главный
научный сотрудник Лаборатории синтеза функциональных
материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, декан факультета
химии НИУ ВШЭ Виталий Юрьевич Котов.
Изменение окраски происходило в
зависимости от соотношения брома и йода в молекуле. Соединение, содержащее
только бром – желтое, а только йод – черного цвета. При замещении брома на йод
соединения приобретают разные оттенки желтого, оранжевого и красного цвета. Для
солнечной энергетики важно какой свет поглощает вещество. Если спектр
поглощения можно регулировать, как в случае новых галовисмутатов, то это
становится инструментом, позволяющим получать светопоглощающее соединение с
заданными оптическими свойствами.
Источник:
Vitalii
Yu.
Kotov,
Petr
A.
Buikin,
Andrey
B.
Ilyukhin,
Alexander
A.
Korlyukov
and Pavel V. Dorovatovskii. Synthesis and first-principles study of structural,
electronic and optical properties of tetragonal hybrid halobismuthathes
[Py2(XK)]2[Bi2Br10−xIx]. New J. Chem., 2021,45, 18349-18357. DOI https://doi.org/10.1039/D1NJ02390J
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nj/d1nj02390j
Ряд твердых растворов галовисмутатов