Команда химиков смогла синтезировать твердые растворы для солнечных батарей на основе висмута. Такое нововведение сделает технологию использования возобновляемой энергии более безопасной для здоровья человека, поскольку батареи не будут содержать свинец. Это открытие принадлежит ученым из ИОНХ имени Н.С. Курнакова РАН, НИУ «Высшая школа экономики», ИНЭОС имени А.Н. Несмеянова РАН и НИЦ «Курчатовский институт».

Результаты работы опубликовал New Journal of Chemistry.

Перовскитные солнечные батареи эффективно преобразуют свет в электричество, а их производство проще и дешевле, чем изготовление обычных солнечных панелей. Однако есть одна проблема: наличие свинца в их составе может пагубно сказаться на здоровье человека. В качестве альтернативы опасному элементу химики предложили соединения висмута, которые исследуются российскими и зарубежными учеными на протяжении последних 5 лет.

Специалисты синтезировали новый гибридный галовисмутат и заменили бром на йод. В результате этого они получили непрерывный ряд твердых растворов, структурные и оптические свойства которых плавно изменились.

«В полученном соединении существуют два вида атомов галогенов. Часть атомов галогенов связана с атомами висмута, образуя линейные цепочки. Другая часть атомов галогенов расположена вне оси, вдоль которой построены такие цепочки. При замене брома на йод сначала меняются те атомы галогенов, которые находятся в цепочках, и только после их полной замены начинается замещение остальных атомов брома», – комментирует Виталий Котов, доктор химических наук, главный научный сотрудник Лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, декан факультета химии НИУ ВШЭ.

Последовательная замена брома на йод приводит к значительным изменениям в кристаллической структуре. При этом характер перемены спектральных свойств соединений весьма необычен. В зависимости от соотношения брома и йода в молекуле раствор принимает разную окраску: ученые наблюдали оттенки желтого, оранжевого и красного.

Для солнечной энергетики важно, какой именно свет поглощает вещество. Если спектр поглощения можно регулировать, как в случае новых галовисмутатов, то это становится инструментом, позволяющим получать светопоглощающее соединение с заданными оптическими свойствами.