CZTS monoterakihid

CZTS (Kesterite) monoterakihid kui voimalus vee elrktrokeemikliseks lagundamiseks

Grupi juht: Dieter Meissner, Tallinna Tehnikaülikooli materjaliteaduse instituut

Dr. Dieter Meissneri poolt juhitav uurimisgrupp täidab praegu edukalt kulgevat PUT projekti “CZTS (kesteriit) monoterakihid vee fotoelektrokeemiliseks lagundamiseks” (PUT 265). Uurimisgrupp on välja töötanud esimese tööstuslikult huvitava süsteemi päikeseenergia otseseks muundamiseks keemiliseks energiaks. Sealjuures on grupi liikmed sisse seadnud uue keemialabori, mis sisaldab membraanide valmistamise süsteemi ja analüüsivahendeid. Projekti raames on plaanis biomeetiline lähenemine ja uute materjalide rakendamine vee fotoelektrokeemiliseks lagundamiseks.

Biomimeetiline lähenemine põhineb hiljuti hüdrofoobsest liimist (polüuretaan), ioonjuhtivatest polümeeridest (Aquivion® või Nafion®) ja pooljuht monoteradest valmistatud komposiitmembraanidel avastatud efektil, nimelt võimaldavad sellised komposiitmembraanid ioonjuhtivate kanalite astmelist avanemist. See imiteerib ioonkanaleid tülakoidi membraanides. Lisaks rakendatakse membraanides erinevate poojuhtmaterjalide monoterapulbreid.

Uurimisgrupi juhil on kahekümneaastane kogemus fotoelektrokeemia, päikesepatareide ja kütuseelementide uuringute ning materjaliteaduse vallas. Lisaks on grupis üks teadur ja neli doktoranti, keda abistavad ka magistrandid. Tallinna Tehnikaülikooli Materjaliteaduse instituudis ja crystalsol OÜs on uurimisgrupi kasutada monoterapulbrite kasvatuse ja järeltöötluste süsteemid (keemilised, termo- ja plasmatöötlused) ning monoterakiht seadiste valmistamise süsteemid. Materjalide spektroskoopiliseks, keemiliseks ja elektrokeemiliseks karakteriseerimiseks on kasutada AFM, SEM (EDX, EBIC  jne) ja (UV/vis, IR, Raman, luminestsents, impedants, XPS).

 

Olulisemad publikatsioonid:

[1]       A. Pandit, D. Meissner, et al.: “Harnessing Solar Energy for the Production of Clean Fuel”, White paper prepared by the ESF task force on converting solar energy into fuel, European Science Foundation, 10.10.2008, ISBN: 9789090239071

[2]       Enn Mellikov, et al.: ” Growth of CZTS-Based Monograins and Their Application to Membrane Solar Cells”, chapter 13 in: Kentaro Ito (ed.): “Copper Zinc Tin Sulfide-Based Thin-Film Solar Cells”, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, UK, 2015, doi: 10.1002/9781118437865.ch13, pp. 289 – 309

[3]       D. Meissner: ” Photovoltaics Based on Semiconductor Powders” in: A. Méndez-Vilas (Ed.): Materials and processes for energy: communicating current research and technological developments, Energy Book Series #1, Formatex Research Center, Badajoz, Spain, 2013 (ISBN: 978-84-939843-7-3), pp. 126 – 141

[4]       D. Meissner, R. Memming, B. Kastening: “Light Induced Generation of Hydrogen at CdS-Monograin Membranes”, Chem. Phys. Lett. 96 (1983), 34 – 37, doi:10.1016/0009-2614(83)80112-2

[5]       A. Samieipour, et al.: “CZTS monograin membranes for  photoelectrochemical fuel production – preparation and characterization”, in: “Clean Electrical Power” (ICCEP), 2015 International Conference on, IEEE, 2015, doi: 10.1109/ICCEP.2015.7177625, pp. 212-215

[6]       E. Kouhiisfahani, et al.: “CZTS monograin membranes for photoelectrochemical fuel production -modifications for fuel production”, in: “Clean Electrical Power” (ICCEP), 2015 International Conference on, IEEE, 2015, doi: 10.1109/ICCEP.2015.7177627, pp. 222-225

[7]       R. Hiesgen, et al., Atomic force microscopy studies of conductive nanostructures in solid polymer electrolytes, Electrochim. Acta 110 (2013), doi: 10.1016/j.electacta.2013.04.147, 292-305.