МОСКВА, 22 июн – РИА Новости. Ученые из МФТИ и ряда российских и зарубежных вузов раскрыли то, как движутся электроны в перовските, необычном природном материале, который может стать основой для сверхэффективных солнечных батарей будущего, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics Review B.
"Эти соединения с чрезвычайно интересными физическими свойствами, самое известное из которых — колоссальное магнетосопротивление. Несмотря на то, что манганиты активно исследуются уже не одно десятилетие, многие из их свойств остаются загадкой. В нашей статье мы попытались найти ответ на одну из таких загадок, а именно: каков механизм проводимости одного из перовскитов", — заявил Борис Горшунов из Московского физтеха в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.
В последние годы ученые создали несколько экзотических материалов, позволяющих увеличить эффективность солнечных батарей в несколько раз. В частности, внимание физиков все больше привлекает минерал перовскит и его синтетические аналоги, тонкие пленки которого являются полупроводниками, хорошо преобразующими энергию света в электричество.
Большинство светопоглощающих материалов обладают симметричной кристаллической структурой, что и позволяет электронам свободно течь в разные стороны. Перовскит имеет кубическую кристаллическую решетку, образованную атомами одного металла. Внутри каждого куба находится восьмигранник, образованный атомами кислорода, внутри которого "сидит" атом другого металла.
Взаимодействие между этими атомами заставляет электроны течь в едином направлении, благодаря чему солнечные батареи на базе перовскита обладают крайне высоким КПД, около 12-15%. Команда российских и зарубежных ученых под руководством Горшунова нашла способ улучшить свойства перовскита, обнаружив, что в них существует необычный вид проводимости, связанный с так называемыми поляронами.
Полярон – это электрон, который при распространении смещает ионы кристаллической решетки со своих мест собственным полем – он "гнет" кристалл, действующий в ответ на электрон. Перовскиты со своей почти идеальной структурой замечательно подходят для возникновения таких пар "кристалл-электрон".
Открытие механизма проводимости в перовскитах, как надеются ученые, поможет дальнейшему изучению их свойств и созданию первых коммерческих устройств на базе этих минералов. Например, уже существует опытный образец высокоэффективной и дешевой установки по разделению воды на кислород и водород, основанной на перовскитах. Кроме того, перовскиты можно использовать и для создания эффективных светодиодов, хотя пока они работают лишь при температурах жидкого азота.
