Selen

Selen
Venstre: Grå-sort, metallisk udseende.
Højre: Rødt.
Periodiske system
Generelt
AtomtegnSe
Atomnummer34
Elektronkonfiguration2, 8, 18, 6 Elektroner i hver skal: 2, 8, 18, 6. Klik for større billede.
Gruppe16 (chalcogener)
Periode4
Blokp
CAS-nummer7782-49-2
PubChem6326970 Rediger på Wikidata
Atomare egenskaber
Atommasse78,96
Atomradius120 pm
Kovalent radius120±4 pm
Van der Waals-radius190 pm
Elektronkonfiguration[Ar] 4s2 3d10 4p4
Elektroner i hver skal2, 8, 18, 6
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin6, 4, 2, 1, og -2[1]
Elektronegativitet2,55 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsformikke-metal
Krystalstrukturhexagonal
Smeltepunkt221 °C
Kogepunkt685 °C
Varmefylde25,363 J·mol–1K–1
Magnetiske egenskaberdiamagnetisk
Information med symbolet Billede af blyant hentes fra Wikidata.
  • v
  • d
  • r

Selen (forkortes Se) er et grundstof med atomnummer 34.

Selen er et giftigt ikkemetal, der kemisk er i familie med svovl og tellur. Det findes i adskillige former, men en enkelt form er en stabil, metalagtig form, der leder strøm bedre i lys end i mørke, og som derfor bruges i fotodetektorer. Grundstoffet findes i svovlårer såsom pyrit.

Selen (Græsk σελήνη selene, der betyder "Måne") blev opdaget af i 1818 af Jakob Berzelius, som bemærkede ligheden med tellur (af latin; tellus for "Jord").[2]

Det blev bl.a. anvendt ved produktionen af den første solcelle i 1876.

Selen og selensalte er giftige i store mængder. Derimod er organiske selenforbindelser, med udgangspunkt i selenocystein, vigtige for cellernes funktion i mange organismer – herunder mennesker og dyr.

Forskellige kemiske grundstof gitterstrukturer (allotropi)

Grundstoffet selen kan danne flere forskellige kemiske grundstof gitterstrukturer:

  • Sort selen - irregulært, atomringe på op til 1000 selen atomer. Konverterer til gråt selen over 180 °C.
  • Gråt selen
  • Rødt selen

Anvendelser

Solceller

Selen blev anvendt som den fotoabsorberende lag i verdens første solcelle, som blev demonstreret af den engelske fysiker William Grylls Adams og hans studerende Richard Evans Day i 1876.[3] Kun få år senere fabrikerede Charles Fritts den første tyndfilmssolcelle, hvor selen blev anvendt som fotoabsorberen. Interessen for selen solceller aftog i 1950'erne, da den første silicium solcelle blev demonstreret, og som et resultat heraf forblev den højeste demonstrerede virkningsgrad på 5.0% fra Tokio Nakada og Akio Kunioka uændret i mere end 30 år.[4] I 2017 opnåede forskere fra IBM en ny rekordhøj effektivitet på 6.5% ved at designe en ny struktur af lagene i solcellen.[5] Efter dette fremskridt har selen oplevet en fornyet interesse i forskningen, da det høje optiske båndgab på 1.95 elektronvolt gør selen til en mulig kandidat som et af de to fotoabsorberende lag i en tandemsolcelle.[6] I 2024 blev den første selenbaserede tandem-solcelle demonstreret, hvor en selen topcelle blev monolitisk integreret med en silicium bundcelle.[7] Dog er effektiviten stadig begrænset, primært på grund af et stort tab i åbenkredsspændingen.[8] Ved at forbedre levetiden af ladningsbærerne i selen tyndfilmen kan åbenkredsspændingen forbedres, men indtil videre er der kun få eksempler på afprøvede teknikker for at mindske defekter i krystalstrukturen, herunder at krystallisere tyndfilmen ved hjælp af en laser i stedet for en termisk varmebehandling.[9]

Referencer

  1. ^ "Selenium : Selenium(I) chloride compound data". WebElements.com. Hentet 2010-01-07.
  2. ^ Trofast, Jan (2011). "Berzelius' Discovery of Selenium"|[1]
  3. ^ Adams, William Grylls; Day, Richard Evans. "The Action of Light on Selenium". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 167: 313-349.
  4. ^ Nakada, Tokio; Kunioka, Akio (1. juli 1985). "Polycrystalline Thin-Film TiO 2 /Se Solar Cells". Japanese Journal of Applied Physics. 24 (7A): L536. doi:10.1143/JJAP.24.L536.
  5. ^ Todorov, Teodor K.; Singh, Saurabh; Bishop, Douglas M.; Gunawan, Oki; Lee, Yun Seog; Gershon, Talia S.; Brew, Kevin W.; Antunez, Priscilla D.; Haight, Richard (25. september 2017). "Ultrathin high band gap solar cells with improved efficiencies from the world's oldest photovoltaic material". Nature Communications. 8 (1). doi:10.1038/s41467-017-00582-9.
  6. ^ Youngman, Tomas H.; Nielsen, Rasmus; Crovetto, Andrea; Seger, Brian; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C. K. (juli 2021). "Semitransparent Selenium Solar Cells as a Top Cell for Tandem Photovoltaics". Solar RRL. 5 (7). doi:10.1002/solr.202100111.
  7. ^ Nielsen, Rasmus; Crovetto, Andrea; Assar, Alireza; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C.K. (12. marts 2024). "Monolithic Selenium/Silicon Tandem Solar Cells". PRX Energy. 3 (1). arXiv:2307.05996. doi:10.1103/PRXEnergy.3.013013.
  8. ^ Nielsen, Rasmus; Youngman, Tomas H.; Moustafa, Hadeel; Levcenco, Sergiu; Hempel, Hannes; Crovetto, Andrea; Olsen, Thomas; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Unold, Thomas; Vesborg, Peter C. K. (2022). "Origin of photovoltaic losses in selenium solar cells with open-circuit voltages approaching 1 V". Journal of Materials Chemistry A. 10 (45): 24199-24207. doi:10.1039/D2TA07729A.
  9. ^ Nielsen, Rasmus; Hemmingsen, Tobias H.; Bonczyk, Tobias G.; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter C. K. (11. september 2023). "Laser-Annealing and Solid-Phase Epitaxy of Selenium Thin-Film Solar Cells". ACS Applied Energy Materials. 6 (17): 8849-8856. doi:10.1021/acsaem.3c01464.


NaturvidenskabSpire
Denne naturvidenskabsartikel er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.
Autoritetsdata

Medier brugt på denne side

Science-template.svg
Forfatter/Opretter: , Licens: CC BY-SA 3.0
Science stub icon.
Elektronskal 34.png
(c) Peo at the Danish language Wikipedia, CC BY-SA 3.0
Denne tegning forestiller elektronkonfigurationen i et selenatom: Den store kugle i midten forestiller atomkernen, og de små kugler er elektronerne. Bogstaverne på elektron-kuglerne angiver hvilken orbital de tilhører. Den grønne farve markerer at selen hører til ikke-metallerne. Udarbejdet af Peo, og frigivet under samme GFDL-betingelser som Wikipedia som helhed.
SeBlackRed.jpg
Forfatter/Opretter: W. Oelen, Licens: CC BY-SA 3.0
Black, glassy amorphous (with thin layer of grey selenium) and red amorphous selenium