Все новости

Российские физики предложили новый метод получения перовскитов для солнечных батарей

Перовскитные пленки могут стать основой более производительных солнечных элементов.

Физики из МГУ им. М.В. Ломоносова изучили рост кристаллов перовскита в растворе гамма-бутиролактона и впервые сумели получить из него перовскитную пленку для высокоэффективных фотоэлементов нового поколения. О своей работе ученые рассказывают в статье, опубликованной журналом Chemistry of Materials.

Гибридные перовскитные солнечные батареи на основе иодида свинца-метиламмония — одно из самых перспективных и быстроразвивающихся направлений фотовольтаики. Их КПД уже превысил 20 процентов, существенно обогнав обычные фотоэлементы из поликристаллического кремния, а синтез можно проводить без использования высоких температур и вакуума, лишь за счет растворных химических реакций и кристаллизации.

Как правило, для этого используются полярные апротонные растворители, такие как диметилсульфоксид или гамма-бутиролактон (ГБЛ). Молекулы разных растворителей неодинаково взаимодействуют с реагентами и промежуточными продуктами, приводя к образованию кристаллов разных размеров и формы. В частности, в ГБЛ перовскиты демонстрируют необычную ретроградную растворимость — при повышении температуры она понижается. Это свойство используется для выращивания отдельных кристаллов, хотя получить перовскитную пленку из раствора ГБЛ до сих пор не удается.

Алексей Тарасов и его коллеги из лаборатории новых материалов для солнечной энергетики МГУ изучили детали этого процесса. Они обнаружили, что в ГБЛ образуются как минимум три разных вида перовскитных кристаллов и дальнейший рост обуславливается балансом между их кластерами в растворе. Это позволило ученым объяснить и ретроградную растворимость перовскитов в ГБЛ — нагревание приводит к распаду кристаллических кластеров на более мелкие фрагменты, повышая насыщенность раствора.

Баланс кластеров разных частиц в растворе приводит и к осаждению отдельных кристаллов, не позволяя получать пленки. Однако московским ученым удалось обойти это ограничение и впервые синтезировать высококачественную перовскитную пленку из раствора ГБЛ.