Кристаллы перовскита имеют кубическую структуру с одной гранью длиной до 12 см. Поверхность неровная и покрыта полосами. Однако в действительности они являются псевдокубическими (или «псевдокубическими» в вольном переводе с греческого). Перовскит обладает орторомбической симметрией, но кристаллическая структура почти изометрична.
Солнечные ячейки на основе перовскитов
Шамин, А. А. Солнечные батареи на основе перовскитов / А. А. Шамин, С. В. Ракша, В. И. Кондрашин, Р. М. Печерская / Текст : непосредственный // Neos scientonas. — 2015. — № 4 (84). — С. 286-289. — URL: https://moluch.ru/archive/84/15652/ (дата закрытия: 24.11.2022).
В 2009 году была открыта способность перовскитов преобразовывать энергию солнечного света в непрерывный электрический ток 1. С тех пор в этом направлении было проведено много исследований, в результате которых эффективность солнечных элементов на основе перовскитов за последние пять лет выросла с 3% до 19,3% и продолжает расти. 2.
Солнечные элементы этого типа имеют кристаллическую структуру, подобную кристаллической решетке перовскита минерала титаната кальция CaTiO3отсюда и их название. Типичная формула перовскита, используемого в солнечной энергетике, — CH3NH3PbX3где CH3NH3— представляет собой ион метиламмония, Pb — свинец и X — ион галогена (может быть I, Br или Cl). Кристаллическая решетка такого перовскита показана на рисунке 1. Атомы метиламмония расположены в узлах слабо деформированной кубической решетки. Атомы свинца расположены в центрах псевдокубов (в некоторых случаях они могут быть оловом). Атомы галогенов образуют почти правильные октаэдры вокруг атомов свинца, которые слегка повернуты и наклонены по отношению к идеальным позициям.
Рисунок 1. Кристаллическая структура перовскитовых соединений.
Главное преимущество перовскитов заключается в том, что они могут быть изготовлены из обычных металлов и промышленных химикатов, а не из дорогих исходных металлов, используемых в других заменителях солнечных батарей на основе кремния. Кроме того, прямое осаждение фоточувствительных элементов на основе перовскита на стекло (или другие материалы) намного дешевле, чем изготовление тонких пленок, что позволяет организовать крупномасштабное массовое производство, не требующее больших ресурсов. Перовскиты также могут быть осаждены в гибкие структуры, такие как пластмассы и ткани, что открывает большие возможности для их применения. Еще одним важным преимуществом перовскитов является их стабильность. Даже при непрерывном освещении преобразование энергии снижается всего на 10 % от исходного значения 4. По оценкам экспертов, эффективность солнечных батарей на основе перовскита достигнет 50 % в ближайшие десять лет 5. Недостатком является то, что производимые до сих пор солнечные батареи имеют ограниченный срок службы — шесть месяцев.
Существует три типа солнечных элементов на основе перовскита, схематично показанных на рисунке 2.
Рисунок 2. Три типа солнечных элементов на основе перовскита.
В первом случае (рис. 2.a) в качестве дополнительного электрода используется мезопористый оксид титана. Такая конструкция обеспечивает высокую степень преобразования солнечной энергии в постоянный ток 6.
Однако заполнить такие мезопористые структуры перовскитом чрезвычайно сложно и поэтому дорого. Во втором варианте (рис. 2.b) нанотрубки (ZnO или TiO2Благодаря их вертикальному расположению скорость переноса и рекомбинации электронов выше, чем в предыдущем случае. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить размер панелей при сохранении прежней эффективности. При одинаковой площади поверхности разница в выходе составляет более 5 % 7. Однако солнечные элементы на основе перовскита также могут достигать хорошей эффективности при обычной плоской структуре (рис. 2.c) и представляют наибольший исследовательский интерес из-за своей низкой стоимости по сравнению с двумя вышеупомянутыми вариантами.
Похожие статьи
Получение и исследование пленок перовскита | Статья в журнале.
Солнечные батареи на основе гибридных органо-неорганических перовскитов (HONPs) находятся на переднем крае развития возобновляемой энергетики. Была обнаружена способность преобразовывать солнечный свет в электричество с помощью таких элементов.
Разработка методики синтеза дийодида свинца для получения.
Солнечные элементы на основе гибридных органо-неорганических перовскитов (HONPs) получили свое название благодаря тому, что сам слой перовскита содержит в себе
Растворение свинца с анода в азотной кислоте HNO3 и оксида свинца в уксусной кислоте CH3CO2H
Разработка методики нанесения пленок перовскита
В одной из предыдущих статей упоминалось, что типичным перовскитовым соединением, используемым в солнечной энергетике, является
В документах 2, 3, 4, 5 указывается, что в качестве перовскитного слоя предпочтительно использовать соединение на основе йодида свинца.
Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия на.
Несмотря на все преимущества ITO как прозрачного проводящего покрытия для солнечных элементов на основе гибридных органических и неорганических перовскитов
золь-гель метод может стать основой для серийного производства.
Получение и исследование металлооксидного полупроводника
Поэтому в настоящей работе было выбрано производство солнечных элементов на основе гибридных органо-неорганических перовскитов с использованием диоксида титана.
Изучение процесса получения цианистого натрия как.
Реакция является самоподдерживающейся при температурах от 980°C до 1150°C.
Процесс производства синильной кислоты основан на реакции Андрюсова 4
Солдатенков, А.Т. Основы органической химии фармацевтических субстанций / А.Т. Солдатенков, Н.
Развитие и области применения сегнетоэлектрических материалов.
Условия формирования гетерофазных ферроэлектрических пленок и структур на их основе, пригодных для определенных применений, были изучены в статьях 17 и 18.
Дизайн адресной липосомальной композиции | Статья в журнале.
В настоящей работе для модификации поверхности липосом 4 на основе липопептидов были использованы производные диэфиров фолиевой кислоты, ПЭГ и L-глутаминовой кислоты (соединения 1, 2 и 3) (рис. 1).
Добыча (месторождение)
Он встречается как вторичный минерал в щелочных месторождениях. Камни добываются во многих районах.
Крупные кристаллы найдены в шахтах Ахматовой под Златоустом на Урале и в Ловозерском массиве на Кольском полуострове в России. Другие вклады:
- остров Альнеу, Швеция;
- Цермат, Швейцария;
- Баден-Вюртенберг, Саксония, и район Эйфель, Германия;
- Пьемонт и Ломбардия, Италия;
- Сан-Паоло, Бразилия;
- около фьорда Кангердлугссуанк, Гренландия;
- Квебек, Канада;
- Колорадо, Калифорния и Арканзас, США.
Сфера и область применения
Перовскит и минералы с кристаллической структурой, соответствующей структуре титаната кальция (CaTiO3), обладают необычными физическими свойствами, которые были подробно изучены для практического применения и теоретических исследований. После открытия керамических высокотемпературных сверхпроводников для органических-неорганических полупроводников для высокоэффективных фотоэлектрических материалов, исследования перовскитов вышли на новый уровень.
Впечатляющие свойства структуры и взаимодействия делают минералы отличной областью исследований в материаловедении, физике и химии твердого тела. Структурно эти материалы образуют различные кристаллы, например, оксидные и металлоорганические перовскиты, шпинели и пирохлориты (список не является исчерпывающим).
Украшения
95 % добытого минерала используется в промышленности. Ограненные драгоценные камни очень редки и представляют интерес только для коллекционеров черных или металлических драгоценных камней.
Бытовое использование
Спустя 170 лет после обнаружения в Уральских горах странного металлического светящегося камня мир ищет более дешевый и эффективный источник энергии, чем солнечная энергия. Новые открытия, связанные с этим минералом, могут серьезно угрожать мировому рынку солнечной энергии, на котором в настоящее время доминирует Китай.
Характеристики породы показывают, что это не один конкретный минерал, а целый класс минералов, которые имеют кубическую кристаллическую структуру и алмазоподобную форму. Еще в девятнадцатом веке исследователи обнаружили, что по всему миру существуют залежи горных пород и что они довольно распространены.
До двадцать первого века минерал использовался в качестве сырья для производства металлов. Однако в 2009 году японский исследователь обнаружил, что этот минерал может поглощать солнечную энергию и преобразовывать ее в электричество. Это свойство металла аналогично действию подготовленных силиконовых ячеек. Однако перовскитовые ячейки поглощали более сильные фотоны солнечного света. Их производство обещает быть более простым и дешевым, чем производство силиконовых ячеек, производство которых требует 14 этапов и специальных условий, таких как высокие температуры, дорогостоящее оборудование и чистые помещения.
Потенциал снижения стоимости материалов и производства привел к появлению первой волны коммерческих перовскитовых установок, по крайней мере две из которых работают в США. Они сосредоточены на продуктах, которые способны поколебать доминирование Китая на мировом рынке солнечной энергии.
Исследователи все еще работают над стабильностью работы перовскитовых солнечных батарей, поскольку срок их службы короче, чем у кремниевых батарей.
Несмотря на это, эффективность перовскитовых солнечных батарей за три года выросла с 15% до 22%, достигнув уровня, конкурирующего с ячейками китайского производства.
Хотя свойства «чудо-минерала», как его называют в научных кругах, еще не до конца изучены, ученые надеются вывести перовскитовые солнечные батареи на рынок в ближайшем будущем.
В 2016 году ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли обнаружили ранее неизвестный аспект перовскитовых солнечных батарей, скрытый в их кристаллической структуре. Это открытие может значительно повысить их эффективность. Исследователи утверждают, что смогут повысить эффективность производства энергии с помощью перовскитовых ячеек на 31 %.
Вашингтон готов взорвать планету
Знало ли руководство США, что тектоническое или другое геофизическое оружие может уничтожить не только среду обитания потенциального противника, но и самих США? Официальный ответ — да. В конце семидесятых годов две сверхдержавы заключили соглашение о запрете разработки подобных методов воздействия на планету.
Тем не менее, в начале восьмидесятых годов Вашингтон открыл HAARP (Программу исследования высокочастотных активных авроральных зон), которую возглавил известный геофизик Бернард Дж. Истлунд. Проект развивает собственные центры. Один был обнаружен 10 лет назад в Тромсё, Норвегия, а другой — на Аляске (военная база Гакхон, 250 км к северо-востоку от Анкориджа).
Вполне вероятно, что реальным и смертельным последствием американской программы стало ужасное землетрясение на Гаити в 2010 году (с примерно 200 000 погибших).
В те годы тогдашний президент Венесуэлы Уго Чавес обвинил Вашингтон в использовании тектонического или литосферного оружия против гражданского населения. В эфире венесуэльского государственного телевидения Vive он прокомментировал плазменный генератор, установленный на одном из американских авианосцев, который в момент катастрофы находился у побережья Гаити. Российский журнал «Военно-промышленный курьер», ссылаясь на собственные источники, подтвердил, что морские пехотинцы США всеми способами пытались помешать работе сейсмологов, проводивших замеры в Порт-о-Пренсе сразу после катастрофы, что, мягко говоря, очень подозрительно.
Во время землетрясения 2010 года у берегов Гаити были замечены американские авианосцы.
Наш «ответ Чемберлену»
В 1991 году в Баку состоялась конференция геофизиков по проблемам возможного контроля тектонических процессов, или, как ее тогда называли, по «технике дистанционного воздействия на очаг землетрясения слабыми сейсмическими полями и передачи взрывной энергии». Научное мероприятие открыл академик Академии наук СССР Алексей Николаев.
Известный ученый подтвердил, что подобные эксперименты возможны и активно проводятся в промышленно развитых странах. Другой авторитетный эксперт в этой области — доктор физико-математических наук Икрам Керимов. Согласно открытым источникам, он первым в Советском Союзе научился управлять слабыми сейсмическими полями. Важный вклад в исследования профессора Керимова внесли ученые лаборатории геоморфологии Института физики Земли АН СССР.
Справка
Метод И. Керимова (проект «Вулкан» Центра сейсмологии Академии наук Азербайджана) позволил предсказать землетрясение на Курильских островах, а также аналогичное природное явление в Румынии на 15 дней вперед. В последнем случае предупреждение поступило за 11 дней до наводнения.
Генрих Вартанян, вице-президент Российской академии естественных наук, профессор Московского института геологических исследований и действительный член Нью-Йоркской академии наук, также подтвердил реальность как тектонического оружия, так и мирных разработок в этой области.
В 1970-х годах ученые из институтов Академии наук СССР во главе с академиком Евгением Велиховым разработали МГД-генератор.
В отличие от США, Россия не пошла по стопам Америки и не создала свой собственный HAARP. Вместо этого ученые из институтов Академии наук СССР под руководством академика Евгения Велихова в 1970-х годах разработали МГД (импульсный магнитогидродинамический генератор), который лег в основу методики прогнозирования землетрясений азербайджанского исследователя Керимова.
Устройство посылает электрические импульсы в земную кору на глубину около 10 километров. Затем рецепторы получают «эхо» в ответ на разряд, направленный под землю. В зависимости от полученного «ответа» ученые могут предсказать вероятность надвигающегося наводнения в том или ином районе.
К чему стоит готовиться
В безумной гонке за новым оружием США, кажется, не остановятся ни перед чем. Известно, что некоторые члены команды Керимова — а именно Джафар Джафаров, старший научный сотрудник Института геологии Академии наук Азербайджана, разработчик — сейчас работают в Южной Африке во славу американского оружия. Ну, наверное, в Африке проводить серии тестов даже проще, чем на Гаити.
Угроза России в этой области, к сожалению, является реальностью. Можно вспомнить один малоизвестный общественности случай. В страшные 1990-е годы США предложили молодой Российской Федерации создать на территории нашей страны 30 сейсмических станций для мониторинга ядерных испытаний. Это предложение было сделано Министерством обороны США. Было установлено шесть станций.
В безумной гонке за новым американским оружием не составит труда разбудить супервулкан в Йеллоустонской кальдере.
Согласно первоначальному договору, информация о сейсмической активности, вызванной ядерными испытаниями, должна была поступать не только по ту сторону океана, но и в Москву. Вскоре стало известно, что Вашингтон откровенно лжет нам под видом широковещательных сообщений. В то же время геофизики пришли к выводу, что, работая с этим прибором, американцы смогли создать сейсмическую карту возможного воздействия тектонических волн в различных регионах нашей страны.
Любопытно, что Пентагон упустил из виду очевидную уязвимость своей собственной территории — например, Йеллоустонской кальдеры. Думается, что многим сейсмологам — не обязательно российским — не составит труда рассмотреть все возможные сценарии активизации супервулканов, чтобы ограничить прикладное «литосферное» воображение заокеанских генералов.
- титанат стронция
- Титанат кальция
- Титанат свинца
- Феррит висмута
- Оксид иттербия лантана
- Силикатный перовскит
- Манганит лантана
- Перовскит алюминия-иттрия (YAP)
- Перовскит алюминия лютеция ( LuAP)
- Tejuca, Luis G (1993). Свойства и применение оксидов типа перовскита. Нью-Йорк: Деккер. п. 382. ISBN978-0-8247-8786-8.
- Митчелл, Роджер Х (2002). Перовскиты современные и древние. Тандер-Бей, Онтарио: Алмаз Пресс. п. 318. ISBN978-0-9689411-0-2.
- «Кубическая структура перовскита». Центр вычислительного материаловедения. США Лаборатория военно-морских исследований. Архивировано из оригинального от 2008-10-08. (включает Java-апплет, с помощью которого структура может быть интерактивно повернута)
