Leden van het Laboratorium voor Nieuwe Materialen voor Zonne-energie, werkzaam bij de Faculteit Materiaalwetenschappen, hebben in samenwerking met hun collega's van de faculteit scheikunde van de Lomonosov Moscow State University hoogkristallijne organisch-anorganische perovskietfilms voor zonnecellen verkregen. Hun resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Materialen Horizons .

De onderzoekers werkten eerder aan nanodraden van hybride organisch-anorganische perovskieten, die veelbelovend zijn voor het maken van lichtemitterende diodes, lasers en fotodetectoren. Echter, de meest veelbelovende toepassing voor deze stoffen is de ontwikkeling van perovskiet-zonnecellen, namelijk fotovoltaïsche apparaten van de volgende generatie. De efficiëntie van deze apparaten is de afgelopen vijf jaar verschillende keren gestegen, en omvat nu zelfs meer dan 22 procent. Dit is beduidend hoger dan het maximale rendement van zonnecellen van polykristallijn silicium. Het rendement van de meest populaire industrieel geproduceerde zonnecellen is 12 tot 15 procent.

Er zijn twee hoofdbenaderingen om dit materiaal te verkrijgen. De eerste omvat een coating van dampvormige chemische middelen, en de tweede is oplossingskristallisatie. Projecten gericht op het verbeteren van deze methoden zijn de afgelopen jaren intensief ontwikkeld. Echter, verdere perspectieven van deze benaderingen zijn bijna uitgeput.

Alexey Tarasov, doctor in de scheikunde, het hoofd van het laboratorium en de studieleider zegt:"Als onderdeel van het onderzoek we hebben verschillende nieuwe verbindingen gevonden:polyjodiden, die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, en hebben unieke eigenschappen. Ze zien eruit als stroperige vloeistoffen van donkerbruine kleur met een metalen glans, verkregen uit twee vaste poeders, die gewoon smelten tijdens het mengen. Hun vloeibare toestand maakt ze een goed alternatief voor gevaarlijke oplosmiddelen en, hun chemische samenstelling draagt ​​bij tot de vorming van een noodzakelijke perovskiet bij contact met een metalen loodfilm of andere loodverbindingen. Als gevolg van de chemische interactie tussen loodfilm en polyjodide smelten, een perovskietfilm bestaande uit grote elkaar doordringende kristallen wordt gevormd."

Polyjodidesmelten worden op lood afgezet met behulp van een zogenaamde spincoatingtechniek. Voor dit doeleinde, een glassubstraat met loodlaag wordt op een wervelende staaf bevestigd en draait. Polyjodide wordt op het wervelende glassubstraat gegoten en het residu wordt gespoeld met isopropanol. Dit levert stabiele perovskietfilms op met een dikte van 200 tot 700 nm.

Het laboratorium gaat momenteel verder met het bestuderen van eigenschappen van ontdekte polyjodiden en het ontwikkelen van technologieën om zonnecellen met een hoog rendement te verkrijgen.