Двумерные материалы помогут увеличить эффективность и срок службы солнечных батарей

Ученые из Уфимского университета науки и технологий (Уфа) с помощью компьютерного моделирования определили свойства двумерных форм нитридов цинка: с ванадием, ниобием и танталом. Исследователи с помощью квантово-химических методов описали распределение электронов в молекулах и измерили подвижность этих заряженных частиц. Оказалось, что подвижность электронов в двумерных соединениях в два раза выше, чем в 3D-формах. А в двумерном слое нитрида цинка с ниобием наблюдается аномально высокая подвижность электронов, которая не уступает самым высоким известным значениям подвижности электронов в двумерных материалах.

Кроме того, авторы смоделировали взаимодействие двумерных нитридов цинка с атмосферными газами — азотом, углекислым газом, водородом, оксидом азота и водяным паром. Моделирование показало, что все три соединения невосприимчивы к влиянию азота и углекислого газа. В то же время воздействие аммиака и оксидов азота негативно сказалось на функциональных характеристиках двумерных нитридов цинка. Наименьшую устойчивость к аммиаку и оксиду азота показал двумерный нитрид цинка с танталом — он оказался примерно в два раза менее стабилен, чем другие образцы. Это говорит о том, что солнечные элементы, в которых в качестве барьерного слоя будет использоваться нитрид цинка с танталом, прослужат меньше, чем те, в которых будут применяться нитриды цинка с ванадием или ниобием.