Химики изучили кристаллизацию гибридных перовскитов

Российские ученые открыли четыре новых соединения, которые образуются на начальном этапе кристаллизации светопоглощающего слоя перовскитных солнечных батарей. Результаты опубликованы в Chemistry of Materials.

Светопоглощающий слой солнечного элемента в батареях нового поколения часто делают из гибридных перовскитов. Этот материал имеет такую же структуру, как и природный перовскит, однако его химический состав не соответствует химической формуле CaTiO3 минерала. Перовскиты, синтезируемые в лаборатории, состоят из органических ионов (метиламмоний, формамидиний) и неорганических (ионы свинца, брома, йода). Поскольку такие соединения состоят из органической и неорганической частей, их называют гибридными. В отличие от других светопоглощающих материалов, такие перовскты можно получать кристаллизацией из растворов в органических растворителях (DMF или DMSO), однако до сих пор механизм их кристаллизации был плохо изучен. Сотрудники факультета наук о материалах и химического факультета МГУ исследовали формирование гибридных перовскитов и открыли новые промежуточные стадии этого процесса.

Химический состав гибридного перовскита определяет его свойства, например, насколько хорошо он будет поглощать свет и насколько устойчив он будет к факторам окружающей среды. Последние исследования в области перовскитных элементов показали, что солнечные батареи на основе катиона формамидиния будут стабильнее и эффективнее, с использованием катиона метиламмония. Ранее российские ученые также научились контролировать промежуточные стадии кристаллизации гибридного перовскита MAPbI3 из DMF и разработали новую систему классификации растворителей.

В новой работе химики рассмотрели все возможные составы кристаллизуемой системы: они пробовали разные катионы, анионы и растворители, а также изменяли соотношение исходных реагентов. Исследуя самую перспективную систему с катионом формамидия, они открыли четыре новые промежуточные фазы его кристаллизации и нашли различия в способах формирования перовскитов в зависимости от состава раствора.

«Мы изучили пути кристаллизации для всех возможных случаев. Это позволило показать полную и завершенную картину того, какие промежуточные соединения могут образовываться при кристаллизации перовскитов с различным составом из различных растворителей, — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ. — Путь кристаллизации напрямую обуславливает свойства получаемого материала. Благодаря нашей работе <...> рациональный выбор составов и контроль условий кристаллизации позволят получить более стабильные и более эффективные перовскитные солнечные батареи».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.