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  • Un chimiste développe un moyen de produire de nouveaux matériaux pour les panneaux solaires

    Crédit :Université RUDN

    Un chimiste de l'Université RUDN a synthétisé de nouveaux types de matériaux optiquement actifs avec la structure de la pérovskite minérale. Il a proposé un environnement respectueux de l'environnement, vite, et méthode mécanochimique facilement reproductible, qui permet d'obtenir des matériaux hybrides de haute pureté, prometteur pour la création de cellules solaires. L'article a été publié dans la revue Nanoéchelle .

    La grande majorité des matériaux hybrides organo-inorganiques utilisés aujourd'hui dans l'énergie solaire sont des semi-conducteurs tridimensionnels de type pérovskite qui contiennent du plomb dans leur structure. Cependant, l'utilisation de tels matériaux crée des problèmes en raison de leur toxicité. Pérovskites doubles, ou "elpasolites, " peut servir d'alternative pratique qui aiderait à éviter l'utilisation de plomb toxique.

    À ce jour, bon nombre des structures théoriquement prédites des pérovskites doubles n'ont pas été synthétisées en raison d'un certain nombre de problèmes, comme la formation de sous-produits stables, par exemple, césium, brome, et des composés d'antimoine, qui empêchait la réaction de se terminer. Rafaël Luque, le directeur du centre scientifique de l'Institut commun de recherche chimique de l'Université RUDN, et ses collègues ont utilisé les méthodes de la « chimie verte » pour synthétiser trois doubles pérovskites :Cs 2 AgBiBr 6 , MA 2 TlBiBr 6 , et Cs 2 AgSbBr 6 .

    Les chimistes ont utilisé l'approche mécanochimique, C'est, broyage à haute énergie, qui ne nécessite pas l'utilisation de solvants organiques, et est donc plus respectueux de l'environnement. Les auteurs de l'article ont démontré que la basse température est un paramètre critique dans le processus de synthèse dans un broyeur à boulets car elle élimine la formation de composés secondaires.

    La structure, la phase et la composition élémentaire des pérovskites obtenues ont été confirmées par des méthodes d'analyse physico-chimique. La stabilité thermique a également été évaluée. Il a été montré que les matériaux synthétisés sont stables à haute température, de 300 à 500 degrés Celsius.

    Pour vérifier les propriétés optiques des matériaux hybrides synthétisés, les chimistes ont mesuré l'absorption et le pouvoir émissif de nouveaux matériaux dans le domaine visible et ultraviolet. Sur la base de ces données, les chercheurs ont calculé la bande interdite, C'est, la gamme d'énergies qui permet de déterminer la conductivité électrique d'un matériau, en particulier, si le matériau est un semi-conducteur. Les valeurs énergétiques obtenues, c'est-à-dire la bande interdite, sont en parfait accord aussi bien avec les valeurs calculées théoriquement qu'avec les valeurs expérimentales, décrites dans la littérature pour les structures correspondantes.

    Les nouveaux matériaux font preuve d'une grande stabilité; aucun changement n'a été observé dans leur structure cristalline après plusieurs mois de stockage à température ambiante et humidité ambiante. Le professeur Luque et ses collègues pensent que leur méthode peut être utilisée pour synthétiser d'autres pérovskites doubles, qui sont sujettes à la décomposition en phases stratifiées qui pourraient devenir la base de la création de cellules photovoltaïques très efficaces sans plomb toxique.

    Les matériaux synthétisés sont très efficaces, comparable à la plupart des systèmes de littérature synthétisés, mais synthétisés d'une manière beaucoup plus simple et respectueuse de l'environnement, ce qui réduira considérablement les coûts du produit dans le matériau final. L'avenir dira de leur faisabilité économique mais les matériaux ont en effet des perspectives prometteuses pour diverses applications, " dit Luque.


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