Новости химической науки > Золото дураков бесполезно и для фотогальваники

Многочисленные исследования нанокристаллов пирита (также известного, как «золото дураков») позволило исследователям из США опровергнуть ранее высказывавшиеся предположения о том, что этот материал может быть хорошим кандидатом для применения в фотогальванике. Тем не менее, с этим выводом согласны далеко не все эксперты, ряд исследователей все же надеются на возможность применения этого материала.

Изображение нанокристалла пирита, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Результаты новой работы позволяют говорить о том, что проводимость кристаллов слишком высока для материала, который может применяться в фотогальванике. (Рисунок из J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3, 2352 (DOI: 10.1021/jz301023c )

Руководитель нового исследования, Брайан Коргел (Brian Korgel) из Университета Техаса в Остине отмечает, что прежние данные, полученные при изучении перспектив пирита для фотогальваники в восьмидесятых и девяностых годах ХХ века, позволяли говорить о перспективах использования этого материала благодаря тому, что он проявлял свойства полупроводника. Тем не менее, устройства, в которых применялся пирит, отличались плохой производительностью, и на некоторое время идея о производстве фотогальваники из «золота дураков» была предана забвению. Тем не менее, недавно у исследователей снова проснулся интерес к этой идее – в первую очередь это было вызвано относительно низкой стоимостью получения Fe₂S. Этот материал состоит из широко распространенных в земной коре элементов и, благодаря темному цвету, хорошо поглощает свет.

Исследователи с помощью известного метода получили нанокристаллы пирита и встроили их в фотогальванические устройства четырех разных типов, при этом ни в одном из них пирит не работал, не проявлял фотогальваническую активность. Исследователи измерили электронные свойства нанокристаллов пирита и выяснили, что электропроводность нанокристаллов близка по значению электропроводности металлов, а изготовить фотогальваническое устройство, в котором в качестве светопоглощающего слоя выступал бы металл.

Коргел отмечает, что высокая электропроводность является результатом того, что поверхность нанокристаллов пирита содержит большое количество дефектов, играющих роль электронодонорных легирующих добавок. Таким образом получить фотогальваническое устройство на основе пирита удастся сделать только в том случае, если разработать метод получения поверхностей пирита с идеально ровной поверхностью, лишенной каких-либо дефектов, однако эта задача практически невыполнима, и идея применения пирита в фотогальванических устройствах тупиковая.

Однако не все исследователи разделяют пессимизм Коргела. Сайрус Вадья (Cyrus Wadia) из Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли отмечает, что хотя результаты, полученные Коргелом, могут рассматриваться как важный вклад в изучение свойств пирита, изучение свойств нанокристаллов этого материала лишь начинается и любые результаты – обнадеживающие или разочаровывающие будут полезны для дальнейшего применения нанокристаллов пирита на практике. Вадья предостерегает коллег от поспешных выводов, добавляя, что исследователи из группы Коргела использовали методику, позволяющую получать такие нанокристаллы пирита, которые, как уже было показано ранее, далеко неидеальны для применения в фотогальванике, и, по словам Вадья, для изучения потенциала пирита еще потребуется целый ряд исследований.

Источник: J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3, 2352 (DOI: 10.1021/jz301023c )

метки статьи: #нанотехнологии, #физическая химия