Partner serwisu
15 lutego 2016

Mechanoperowskity

Kategoria: Z życia branży

Ucieranie substancji chemicznych nie kojarzy się raczej z nowoczesnymi technologiami. Jednak prof. Janusz Lewiński wraz z zespołem działającym w ramach Środowiskowego Laboratorium Materiałów Funkcjonalnych i Nanotechnologii Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej oraz Instytutu Chemii Fizycznej PAN udowadniają, że jest zupełnie inaczej.

Mechanoperowskity

Perowskity to obszerna grupa materiałów, charakteryzujących się określoną przestrzenną strukturą krystaliczną. Naturalnie występujący jako minerał perowskit zbudowany jest z tytanianu (IV) wapnia CaTiO3, w którym atomy wapnia rozmieszczone są w  narożnikach sześcianu, pośrodku każdej ściany znajduje się atom tlenu, a wewnątrz sześcianu tkwi tytan.

Po co nam perowskity?

Do syntezy perowskitów z powodzeniem można wykorzystywać wiele związków organicznych i nieorganicznych, których odpowiedni dobór determinuje różnorodne pożądane właściwości fizykochemiczne. Dzięki temu w stosunkowo prosty sposób można dostosować je do konkretnych zastosowań, np. do budowy nadprzewodzących elektromagnesów, transformatorów wysokiego napięcia czy w pamięciach RAM. Perowskity są również świetnymi pochłaniaczami światła, dlatego też wykorzystuje się je do budowy nowej generacji ogniw słonecznych. Opracowanie taniego procesu produkcji perowskitów zrewolucjonizowałoby technologie fotowoltaiczne.

Zbyt proste, by mogło być prawdziwe?

Według prof. Janusza Lewińskiego zbędne są skomplikowane i drogie metody syntezy, wysokie temperatury czy rozpuszczalniki. Perowskity, przyszłościowe materiały fotowoltaiczne, można produkować w zaskakująco prosty sposób w reakcjach indukowanych siłą mechaniczną Wykorzystywana przez naukowców mechanochemiczna metoda otrzymywania perowskitów jest prosta, wydajna i przyjazna środowisku. – Perowskity to materiały przyszłości, a mechanochemia to przyszłość perowskitów – podkreśla prof. Lewiński.

– Do młynka kulowego wsypujemy dwa proszki: biały, czyli jodek metyloamoniowy CH3NH3I, i żółty, czyli jodek ołowiu PbI2 – tłumaczy proces doktorantka Anna Maria Cieślak z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. – Po kilkunastu minutach ucierania po substratach nie ma już śladu.  W tak prosty sposób powstaje jednorodny czarny proszek: perowskit CH3NH3PbI3.

To nie koniec odkryć

Prof. Lewiński podkreśla, że za pomocą mechanochemii jego zespół potrafi syntetyzować różne hybrydowe nieorganiczno-organiczne materiały funkcjonalne o potencjalnie dużym znaczeniu dla energetyki. Wytwarzanie tą metodą perowskitów jest ostatnim odkryciem naukowców.

Co ciekawe, mechanochemicznie otrzymany perowskit, przy ścisłej współpracy z zespołem prof. Michaela Graetzela  (jednego ze światowych pionierów w dziedzinie fotowoltaiki) z Ecole Polytechnique de Lausanne w Szwajcarii wykorzystano do budowy laboratoryjnego ogniwa słonecznego. Wydajność ogniwa opartego na mechanochemicznie otrzymanym perowskicie była o ponad 10% wyższa od wydajności analogicznego z perowskitem otrzymany tradycyjną rozpuszczalnikową metodą.

Wyniki pracy naukowców pod kierunkiem prof. Janusza Lewińskiego pozwoliły nawiązać trwałą międzynarodową współpracę między europejskimi ośrodkami naukowymi i firmami. Współpraca ta rozwijana jest w ramach projektu GOTSolar finansowanego ze środków Komisji Europejskiej w ramach działania Future and Emerging Technologies programu Horizon 2020.

Wyniki badań stały się również podstawą przyznania członkowi zespołu, dr. inż. Danielowi Prochowiczowi prestiżowego stypendium w ramach działania „Marie Skłodowska-Curie” programu Horizon 2020. Naukowiec ma szansę na prowadzenie innowacyjnych badań w zespole prof. Michaela Graetzela.

Badania nad mechanochemicznymi metodami produkcji materiałów o strukturze trójwymiarowej sfinansowano z grantów TEAM i MISTRZ Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

 

Publikacje naukowe:
„Mechanosynthesis of the Hybrid Perovskite CH3NH3PbI3: Characterization and the Corresponding Solar Cell Efficiency ”; D. Prochowicz, M. Franckevičius, A. M. Cieślak, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, J. Lewiński; Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, 20772-20777; DOI: 10.1039/C5TA04904K

Źródło,fot.: Politechnika Warszawska

Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ