Inventory number IRN Number of state registration
0222РК00233 AP08856338-OT-22 0120РК00417
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Заключительный Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 1
International publications: 0 Publications Web of science: 0 Publications Scopus: 0
Number of books Appendicies Sources
1 4 60
Total number of pages Patents Illustrations
75 0 22
Amount of funding Code of the program Table
28000000 AP08856338 1
Name of work
Фотоэлектрохимические солнечные элементы на основе тонкопленочных полупроводниковых соединений висмута
Report title
Type of work Source of funding The product offerred for implementation
Applied Метод, способ
Report authors
Дергачева Маргарита Борисовна , Пузикова Дарья Сергеевна , Хусурова Гулинур Марсовна , Леонтьева Ксения Александровна , Панченко Полина Вячеславовна ,
0
0
2
3
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Акционерное общество "Институт топлива, катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского"
Abbreviated name of the service recipient АО «ИТКЭ им. Д.В.Сокольского»
Abstract

Фотоэлектроды на основе полупроводниковых соединений висмута. Фотоэлектрохимическая ячейка с фотокатодом CuBi2O4 и фотоанодом BiSI. Электролиты для осуществления тандемной работы фотоэлектродов в фотоэлектрохимической ячейке.

Висмуттың жартылай өткізгіш қосылыстары негізіндегі фотоэлектродтар. CuBi2O4 фотокатод және BiSI фотоанод негіздегі фотоэлектрохимиялық ұяшық. Фотоэлектрохимиялық ұяшықтағы фотоэлектродтардың тандемдік жұмысына арналған электролиттер.

Разработка конструкции фотоэлектрохимической ячейки с фотокатодом CuBi2O4 и фотоанодом BiSI. Выбор оптимального электролита для работы ячейки. Изучение фотоэлектрохимических свойств фотокатода CuBi2O4 и фотоанода BiSI в оптимальном электролите с помощью метода РЕС. Определение величины квантового выхода и расчет эффективности преобразования.

CuBi2O4 фотокатод және BiSI фотоанодта негізделген ұяшық конструкциясын әзірлеу. Ұяшықтың жұмысы үшін оңтайлы электролит таңдау. CuBi2O4 фотокатодының және BiSI фотоанодының оңтайлы электролиттегі фотоэлектрохимиялық қасиеттерін PEC әдісімен зерттеу. Кванттық шығымдылықты анықтау және түрлендіру тиімділігін есептеу.

Методы сканирующей электронной микроскопии (JSM6610, JEOL, Япония), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгенофазового анализа (ДРОН-4 с Fe излучением, дифрактометр Bruker D8 Advance (Cu Kα излучение)) и Рамановской спектроскопии inVia (Renishaw, Wotton-under Edge, UK), метод РЕС (потенциостат-гальваностат Gill AC, ACM Instruments).

Сканерлеуші электронды микроскопия (JSM6610, JEOL, Жапония), энергетикалық дисперсиялық рентгендік спектроскопия, рентгендік фазалық талдау (Fe сәулеленуі бар DRON-4, Bruker D8 Advance дифрактометрі (Cu Kα сәулесі)) және inVia Raman спектроскопиясы (Ренишоу, Воттон- астында Edge, Ұлыбритания), PEC әдісі (потенциостат-галваностат Gill AC, ACM Instruments).

1) Разработаны 2 метода получения тонких пленок CuBi2O4, основанные на химическом и электрохимическом способах синтеза. Физико-химические исследования показали кристаллическую структуру плёнок CuBi2O4. Фотоэлектрохимическая активность исследована методом РЕС. Максимальная квантовая эффективность фототока составила ~10 % для пленок, полученных химическим осаждением и ~50% для электроосажденных пленок. 2) Разработан метод химического осаждения пленок BiSI. Исследовано влияние времени осаждения (15, 30, 45 и 60 минут) на морфологию поверхности и состав пленки BiSI. В процессе осаждения формируется не только соединение BiSI, но и вторичная фаза Bi19S27I3. РЕС исследования подтвердили n-тип проводимости полупроводника. 3) Разработан химический способ модифицирования поверхности электродов наночастицами платины. Образцы исследованы методами SEM, EDAX, и РФА. Установлено, что нанесение наночастиц Pt приводит к уменьшению фотокоррозии и увеличению значений фототока. 4) Разработана конструкция фотоэлектрохимической ячейки, в которой в качестве фотокатода использована композиция CuBi2O4/Pt, а в качестве фотоанода - BiSI/Pt. Проведены исследования работы ячейки с электролитами 0,01М K3[Fe(CN)6] + 0,01М K4[Fe(CN)6] + 0,1М Na2SO4, 0,1М Na2HPO4 + 0,1М NaH2PO4 (pH 6,7) + 0,1М KI, 0,25 M NaI в ацетонитриле. Определена величина квантового выхода фототока, выполнен расчёт эффективности фотопреобразования в исследуемых электролитах. Разработан технологический регламент создания ячейки.

1) Химиялық және электрохимиялық синтез әдістеріне негізделген жұқа CuBi2O4 қабықшаларын алудың 2 әдісі әзірленді. Физико-химиялық зерттеулер CuBi2O4 қабықшаларының кристалдық құрылымын көрсетті. РЭС әдісімен фотоэлектрохимиялық белсенділік зерттелді. Фототоктың максималды кванттық тиімділігі химиялық тұндыру арқылы алынған қабықшалар үшін ~10% және электротұндырылған пленкалар үшін ~50% болды. 2) BiSI қабықшаларының химиялық тұндыру әдісі әзірленді. Тұндыру уақытының (15, 30, 45 және 60 минут) BiSI қабықшасының беткі морфологиясы мен құрамына әсері зерттелді. Тұндыру кезінде тек BiSI қосылысы ғана емес, екіншілік Bi19S27I3 фазасы да түзіледі. РЕС зерттеулері жартылай өткізгіштің n-типті өткізгіштігін растады. 3) Электрод бетін платина нанобөлшектерімен модификациялаудың химиялық әдісі әзірленді. Үлгілер SEM, EDAX және XRD әдістерімен зерттелді. Pt нанобөлшектерімен жабылуы фотокоррозияның төмендеуіне және фототок мәндерінің жоғарылауына әкелетіні анықталды. 4) Фотокатод ретінде CuBi2O4/Pt құрамы, ал фотоанод ретінде BiSI/Pt қолданылған фотоэлектрохимиялық ұяшықтың конструкциясы жасалды. 0,01М K3[Fe(CN)6] + 0,01М K4[Fe(CN)6] + 0,1М Na2SO4, 0,1М Na2HPO4 + 0,1М NaH2PO4 (рН 6 ,7) + 0,1М KI, ацетонитрилдегі 0,25М NaI электролиттермен ұяшықтың жұмысы.зерттелді. Фототоктың кванттық шығымы анықталып, зерттелетін электролиттердегі фотоконверсияның тиімділігі есептелді. Ұяшықты құрудың технологиялық регламенті әзірленді.

Плотность фототока в неводных растворах (0,01 М K3[Fe(CN)6] + 0,01 М K4[Fe(CN)6] + 0,1М Na2SO4, 0,1 М Na2HPO4 + 0,1 М NaH2PO4 + 0,1 М KI,) составляет ~ 0,2 мкА/см2, в растворе 0,25 M NaI в ацетонитриле - ~17 мкА/см2

Сусыз ерітінділердегі фототоктың тығыздығы (0,01 М K3[Fe(CN)6] + 0,01 М K4[Fe(CN)6] + 0,1 М Na2SO4, 0,1 М Na2HPO4 + 0,1 М NaH2PO4 + 0,1 М KI,) ~ 0,2 мкА / см2, ацетонитрилдегі 0,25 М NaI ерітіндісінде - ~ 17 мкА/см2 құрады.

Разработанные методы готовы к апробации

Әзірленген әдістер апробацияға дайын

Квантовая эффективность фотоэлектрохимической ячейки составляет ~13,6 % в растворе электролита на основе ацетонитрила.

Ацетонитрил негізіндегі электролит ерітіндісінде фотоэлектрохимиялық ұяшықтың кванттық тиімділігі ~13,6% құрайды.

Альтернативная энергия

Баламалы энергия

UDC indices
621.31:535.215
International classifier codes
44.41.35;
Readiness of the development for implementation
Key words in Russian
Солнечные ячейки; Фотокатод; Фотоанод; Оксид меди висмута; Тиоиодид висмута;
Key words in Kazakh
Күн ұяшықтары; Фотокатод; Фотоанод; Мыс висмут оксиді; Висмут тиоиодиді;
Head of the organization Жұрынов Мұрат Доктор химических наук / профессор
Head of work Дергачева Маргарита Борисовна доктор химич. наук / профессор
Native executive in charge Пузикова Дарья Сергеевна Магистр