Проблема разрушения перовскитных фотоэлементов стала на шаг ближе к решению - «Новости Электроники»

Рентгеновский анализ пролил свет на природу оптического поглощения в перовскитных пленках, - французские ученые говорят, что это открытие поможет стабилизировать материал.

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: pv-magazine.com