Співробітники кафедри медичної хімії та тонкого органічного синтезу хімічного факультету мду спільно з вченими з інституту теоретичної та прикладної електродинаміки ран і антверпенського університету (бельгія) розробили композиційні матеріали для фотодетекторів, що реагують на сонячне випромінювання. Додавання унікальних барвників підвищує ефективність фоточутливих шарів і збільшує швидкість роботи детекторів в 20 разів, при цьому виробництво матеріалів виявляється дешевше в порівнянні з неорганічними аналогами. Робота, виконана за підтримки гранту рнф, опублікована у виданні new journal of chemistry.
Бурхливе зростання сонячної енергетики супроводжується активним пошуком нових фоточутливих матеріалів серед органічних і неорганічних сполук. Неорганічні речовини, здатні перетворювати енергію фотонів в електрику, традиційно використовуються активніше. Однак вони досить дорогі. До того ж, часто не володіють вираженим спектром поглинання, що відповідає за ефективне уловлювання сонячного світла і, як наслідок, за ефективність фоточутливих матеріалів. Органічні сполуки, навпаки, мають яскраво вираженою кольоровою гамою. Це особливо помітно на прикладі органічних барвників, використання яких значно підвищує ефективність роботи сонячних батарей. Тому хіміки мгу спробували зробити органічний фоточутливий матеріал.
” ми створили фоточутливі шари на основі особливих барвників, які активно поглинають у видимій і ближній інфрачервоній області спектра. Існує дуже мало барвників, які поглинають випромінювання ближнього іч-діапазону, при тому, що саме на цю область спектра припадає 30-40% від усього спектра випромінювання сонця», – розповіла старший науковий співробітник хімфаку мгу, керівник проекту тетяна дубініна.
У процесі формування матеріалів барвник включався в спеціальну полімерну матрицю, що проводить електричний струм. При інтенсивному поглинанні світла через неї проходив сигнал, що реєструється системою мікроелектронних компонентів.
” з нанесенням електродів та інших складових частин фотодетектора нам допомогли колеги з інституту теоретичної та прикладної електродинаміки ран – – пояснила тетяна дубініна. – у них є унікальне обладнання з вакуумного нанесення різних частин мікроелектроніки”.
Для оцінки ефективності роботи фотодетектора вчені виміряли різницю між електропровідністю матеріалу в темряві і на світлі. Отримане значення в десятки разів перевищило параметри для інших з’єднань. Час, що проходить між попаданням світла і реєстрацією сигналу склало близько 3 секунд – в 20 разів швидше, ніж у інших фотодетекторів.
” особливо важливо було переконатися, що детектори не руйнуються при тривалій роботі на повітрі. Для цього бельгійські колеги вимірювали потенціал окислення матеріалів у спеціальній електрохімічній комірці. Композити виявилися стабільні”, – додала тетяна дубініна.
В майбутньому розроблені матеріали можуть знайти застосування в системі “розумний будинок”. Фотодетектор буде сигналізувати про зміну освітленості в будинку і передасть системі сигнал про необхідність включити або вимкнути штучне світло. Автори також планують експериментувати з нанесенням композитів на гнучкі підкладки, розробляти фоточутливі тканини.
Фотографії за посиланням. Автор фото: олександра кучерова / мгу
