Международная группа ученых, работающая на базе бельгийского университета KU Leuven, заявила об изобретении технологии, которая улучшает температурную устойчивость одного из самых многообещающих материалов в группе перовскитов, используемых для производства фотоэлектрических элементов, на основе йодидов цезия и свинца – CsPbI3.
«Одной из главных преград широкому коммерческому применению перовскитных солнечных элементов является их нестабильность, - поясняют ученые. Себестоимость ингредиентов для производства таких фотоэлектрических элементов низка, производительность успешно повышается, но неустойчивость материала до сих пор была серьезной проблемой».
Все перовскитные соединения, обнаруженные учеными, показали высокую чувствительность к разным воздействиям, - химические связи изменяются или разрушаются под воздействием кислорода, влажности, света и высоких температур. Введение в формулу перовскита цезия повышает его прочность, но провоцирует нестабильность фазы, и у производителей есть серьезные сомнения в предсказуемости поведения молекул в длительном временном периоде.
Полиморфизм, то есть многовариантность реагирования перовскитов на одни и те же воздействия, обескураживает производителей. При температуре выше +320° С CsPbI3 меняет кристаллическую структуру и становится черным и матовым, при комнатной температуре от возвращается к исходному желтоватому цвету. В последнем случае производительность солнечного элемента резко снижается из-за уменьшения поглощения света. Тем не менее, в некоторых случаях даже при охлаждении до комнатной температуры материал оставался черным.
Процессы фазовой трансформации CsPbI3 долго оставались неявными, и разгадка была найдена благодаря изучению перовскита в ускорительном комплексе с синхротронным излучением третьего поколения, расположенном в Гренобле. Ученые обнаружили, что прохождение фазового перехода может зависеть от основы, на которую нанесен слой перовскита. Связь, которая формируется между перовскитом и материалом основы при обжиге, сохраняется и после остывания элемента. Если температура падает резко, перовскит может сохранить кристаллическую решетку поверхности и повторить ее вид. Ученые сравнивают перовскит с аккордеоном, который «разворачивает меха» при нагревании, а при охлаждении сжимается, но уже появившаяся связь с основой удерживает его форму. Это свойство можно использовать для стабилизации перовскита в кристаллической фазе, когда он черный и непрозрачный.
Источник: ecotechnica.com.ua