Фотоакумулятор

Фотоакумулятор, що містить прозорий корпус, заповнений розчином електроліту з редокс-парою, та розміщені в розчині фотоактивні анод і електрод накопичення з струмовиводами, який відрізняється тим, що як матеріал фотоактивного анода використаний селенід індію з шаруватою кристалічною структурою, електрода накопичення - фоточутливий селенід галію з шаруватою кристалічною структурою і неводний апротонний електроліт з редокс-парою. (19) (21) 20040503984 (22) 25.05.2004 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Бахматюк Богдан Петрович, Григорчак Іван Іванович, Понеділок Григорій Володимирович, Рудавський Юрій Кирилович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" (56) US 4064326, 20.12.1977 US 4414300, 08.10.1983 3 78243 4 №771317; Заявлено 23.02.77; Опубл. 20.12.77; ділу фотоактивні електроди ê електроліт дали змоНКИ 428/111. -8с.]. гу вибрати електролітну систему 0,1-0,4М LiІ, 0,01Однак цей фотоакумулятор має невисоке зна0,04М І 2 в g-бутиролактоні, яка при низькій ціні зачення коефіцієнта корисної дії (ККД) ~1 ¸ 2%, зубезпечує високу надійність роботи з максимальмовлене великою поверхневою рекомбінацією ними струмами обміну на міжфазній границі і при носіїв сульфіду кадмію, а низька відтворюваність мінімальних побічних електрохімічних процесах (а параметрів викликані в основному складністю підотже підвищує потужність). Використання неводбору електроліту, редокс - пар і електрода накопиного апротонного електроліта з редокс парою 2Г/І2 чення. забезпечує його підвищен у електрохімічну стійВ основу винаходу поставлено завдання ствокість при підвищеній напрузі, яка необхідна для рити фотоакумулятор, шляхом виконання для ньоданого виконання. А також підвищує фото електго двох нових фоточутливих халькогенідних напіврорушійну силу і фотострум короткого замикання провідникових електродів з шаруватою фото акумулятора. кристалічною структурою, а також використання На Фіг.1 зображено фотоакумулятор, де: фонової електролітної системи з редокс-парою, що тоактивний анод-1, електрод накопичення - 2, еледало б можливість зменшити поверхневу рекомбіктроліт з редокс-парою – 3, корпус - 4 і струмовинацію носіїв струму, забезпечити добру фоточутводи - 5. ливість електродів до видимого світла та здатність На Фіг.2 показано фотозаряд фотоакумулятодо фотоінтеркаляції - фотодеінтеркаляції літію і ра, який представлений як залежність величини таким чином підвищити коефіцієнт корисної дії, акумулюючого ефекту (ΔΕ) від питомого значення питомої енергоємності, надійності та знизити ціну. пропущеної фотоелектрики (С3). Поставлене завдання вирішується тим, що у На Фіг.3 показано розряд в темноті фотокумузапропонованому фотоакумуляторі, що містить лятора, який представлений як залежість ΔΕ від прозорий корпус, заповнений розчином електроліпитомої розрядної електрики (Ср). ту з редокс-парою і розташовані в ньому фотоакФотоакумулятор містить прозорий корпус 4, тивний електрод та електрод накопичення з струзаповнений розчином електроліту з редокс парою мовиводами, згідно винаходу, як матеріал складу 0,1-0,4М LiІ, 0,01-0,04М І2 в g-бутиролактоні фотоактивного аноду використаний селенід індію з 3. В розчині електроліту 3 розташовані фотоактившарува тою кристалічною структурою, як електрод ний анод 1, виконаний з селеніду індію з шаруванакопиченя - фоточутливий селенід галію з шарутою кристалічною структурою і електрод накопиватою кристалічною структурою, а електроліт з чення 2, який виконаний з фоточутливого селеніду редокс-парою має склад: 0,1- 0,4М LiІ, 0,01-0,04М галію з шаруватою кристалічною структурою. ЕлеІ2 в g-бутиролактоні. ктроди 1 і 2 оснащені струмовиводами 5. Згідно з винаходом при виборі матеріалів для Виготовлення фотоакумулятора проводили фотоактивних електродів слід надавати перевагу так. З вирощених методом Бріджмена зливків InSe шарува тим напівпровідникам, в яких краї валенті GaSe були приготовлені монокристалічні зразки у ної зони і зони провідності визначаються станами формі прямокутного паралелепіпеда розміром d - електронів, які лежать на більш високих енер4´4´4мм 3, в якого дві грані перпендикулярні до гетичних рівнях, ніж електрони зв'язків метал кристалографічної осі С, а дві інших паралельні їй. халькоген. В такому випадку фотозбудження може На одну з цих чотирьох граней наносили індієвий відбуватися без хімічного розкладу. Крім цього, контакт, який служив струмовиводом 5. Після ізофотогенерація носіїв відбувається на металічних лювання приконтактних областей епоксидним центрах, екранованих від хімічної взаємодії з елеккомпаундом електроди 1,2 поміщали в прозорий тролітом інертними площинами халькогену. Як кварцевий корпус 4, що містив розчин електроліту слідує з експериментів, застосування двох фотоз редокс-парою 3 складу 0,1-0,4М LiІ, 0,01-0,04М І2 чутливи х халькогенідних напівпровідників з шарув g-бутиролактоні. Далі проводили герметизацію ватою кристалічною структурою дає змогу покорпуса 4. перше, підвищити ККД за рахунок суттєво низького Виготовлений фотоакумулятор при освітленні ступеню поверхневої рекомбінації носіїв заряду в потужністю 1,32Вт/см 2 мав фотоелектрорушійну силу притаманної їм замкнутості хімічних зв'язків силу 0,8В і фотострум короткого замикання всередині шарів та оптимальності значень ширин 6мА/см 2. Фотозаряд при освітленні потужністю забороненої зони (1,2еВ для n-InSe і 2,0еВ для p1,32Вт/см 2 і розряд в темноті здійснювався густиGaSe). По–друге, наявність в них системи "гостьоною струму j=10μΑ/см 2. ΔΕ визначався як вимірявих" позицій дозволяє реалізувати в електроді ний в темноті зсув електродного потенціалу, спринакопичення інтеркаляційний фотострумоутворючинений фотозарядом. Для доказу отриманого ючий фарадеєвський процес згідно реакцій: передбачуваного технічного результату порівнює- + xp+ , мо параметри запропонованого фотоакумулятора xhn ® xe з прототипом (табл.1). Як видно з табл.1 коефіцієнт корисної дії підвищений більше як у 2 рази; а GaSe + xLi+ + xe - ® (LixGaSe ) - xp + , + питома енергоємність збільшена ~ у 3 рази і при (e , р - фотогенеровані квантом світла hn майже вдвічі нижчій собівартості надійність роботи електрон і дірка, х - кількість часток, що припадабула практично стовідсотковою. ють на одну формульну одиницю матеріалу - "господаря"), які зумовлюють підвищення питомої енергоємності в режимі роботи джерела енергії у відсутності освітлення. Дослідження границь роз 5 78243 6 Таблиця 1 Порівняльні характеристики запропонованого фотоакумулятора і прототипу Параметри к.к.д.,% Питома енергоємність, мВтгод/г Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Прототип 1,32 32 Підписне Запропонований 3 117 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601