Новости химической науки > Сшитый перовскит отличается суперустойчивостью

Совместная работа исследователей из Швейцарии и Китая позволила разработать солнечную батарейку, эффективность которой составляет 16%. Солнечная батарейка также отличается исключительной стабильностью, хотя в том числе и влагоустойчивостью, в выгодную сторону отличаясь от традиционных перовскитных материалов.

В последние годы ряд исследователей отметили потенциальную возможность применения гибридных органических-неорганических галогенидов – перовскитов для применения в фотогальванике [photovoltaic (PV)]. Эти материалы могут быть дешевле традиционных кремниевых фотогальванических систем, однако добиться от перовскитов высокой производительности и долгосрочной стабильности весьма сложно.

Как отмечает не принимавший участие в исследовании Тобиас Ханрат (Tobias Hanrath) из Корнеллского Университета США, ахиллесовой пятой перовскитов является их чувствительность к влаге, и разработка влагоустойчивых перовскитов позволила бы быстрее коммерциализовать перовскитные солнечные батареи, при этом результаты новой работы являются важным шагом в направлении решения этой проблемы.

Добавки фосфатов аммония образуют стабилизирующие сшивки-мостики между кристаллами перовскита. (Рисунок из Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2324)

Чтобы увеличить степень конверсии солнечной энергии новых батарей, разработавшая их исследовательская группа, руководителем которой является Микаэль Гретцель (Michael Grätzel) из Федеральной политехнической школы Лозанны, использовала аммонийфосфатные добавки. Для этого трийодидсвинецметиламмонийный перовскит осаждался из раствора, содержащего аммонийную соль бутилфосфористой кислоты.

Полученная в результате солнечная батарея отличалась повышенной устойчивостью из-за стабилизирующих сшивок, формирующихся в материале. Такие сшивки, объединяющие перовскитные кристаллиты, образуются за счет прочного водородного связывания, реализующегося между фосфор- и азотсодержащими терминальными группами молекул-линкеров. Исследователи поясняют, что добавки могут равномерно распределиться по поверхности мезопористой подложки солнечной батареи – диоксиду титана. Обработка перовскита не только позволяет увеличить эффективность конверсии света новым материалом от 8.8 до 16.7%, но и сделать материал более устойчивым по отношению к влаге – катионы пассивируют поверхность материала, делая его недоступным для молекул воды.

Технология получения новой солнечной батареи. (Рисунок из Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2324)

Гретцель с коллегами в настоящее время оптимизируют процесс получения нового перовскитного материала и изготовления нового фотогальванического устройства. Важным моментом, который еще необходимо решить, является безопасность новой технологии для окружающей среды – получение бессвинцовой системы, но при этом столь же эффективной и стабильной.

Источник: Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2324

метки статьи: #неорганическая химия, #органическая химия, #фотохимия, фотокатализ, #химия твердого тела, #электрохимия