Onderzoekers in Zuid-Korea hebben een eenvoudige en kosteneffectieve synthetische methode gepresenteerd, in staat om perovskieten te stabiliseren zonder toevoeging van vreemde coatingmaterialen in waterige media.

volledig anorganische perovskieten, bekend als CsPbX ₃ (X =Cl/Br/I) werd voor het eerst ontdekt door Wells in 1893 en hybride perovskieten of CH ₃ NH ₃ PBX ₃ werden in 1978 ontdekt door Weber. Hoewel deze materialen de essentie zijn geweest van de materiaalonderzoeksgemeenschap, vooral in zonnecellen, lichtgevende dioden in vaste toestand, en nog veel meer opto-elektronische apparaten, hun praktische toepassing is belemmerd vanwege hun instabiliteit in een waterige omgeving.

Om deze perovskieten te stabiliseren, verschillende metaaloxiden zoals SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , en Ta ₂ O ₅ zijn gebruikt om deze materialen te coaten. Maar deze methoden geven geen stabiliteit op lange termijn. Voor de commercialisering van alle apparaten, er moet worden opgemerkt dat de apparaten tot enkele jaren stabiel moeten zijn. Momenteel, er zijn geen methoden die de perovskiet langer dan een jaar in neutraal water kunnen stabiliseren.

Een recente studie, aangesloten bij UNIST heeft een eenvoudige, gemakkelijk, en kosteneffectieve synthetische methode, in staat om perovskieten te stabiliseren zonder toevoeging van vreemde coatingmaterialen in waterige media. Het onderzoeksteam voorziet dat hun nieuwe synthetische benadering een nieuw onderzoeksgebied zal openen voor perovskietmaterialen.

Deze doorbraak werd geleid door Distinguished Professor Kwang Soo Kim in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST. Het onderzoeksteam voorziet dat hun nieuwe synthetische benadering een nieuw onderzoeksgebied zal openen voor perovskietmaterialen.

"Perovskieten hebben wereldwijd veel aandacht getrokken van onderzoekers vanwege hun hoge efficiëntie en lage kosten, ", zegt Distinguished Professor Kim. "Door het oplossen van de al lang bestaande problemen voor de praktische toepassing ervan in een waterige omgeving, onze eenvoudige synthetische route zal worden gebruikt voor verschillende toepassingen in de opto-elektronica, biomedische wetenschappen, en katalyse."

De magische prestaties van APbX ₃ (A =organisch ammonium of anorganisch kation, X =halide-anion) perovskiet ligt in zijn speciale soort structuur waar de loodkationen en ammoniumkationen in een 6-voudige en 12-voudige cuboctaëdrische coördinatie zijn, respectievelijk en dus bestaan ​​perovskietenmaterialen uit een oneindig aantal octaëdrische lagen die verbonden zijn door de hoeken van octaëders.

In de studie, Distinguished Professor Kim en Dr. Jana hebben een nieuwe synthetische methode ontwikkeld om enkele buitenste octaëdrische lagen om te zetten in Pb(OH) ₂ om de resterende binnenlagen tegen water te beschermen. Dankzij Pb(OH) ₂ die onoplosbaar is in water. Door de perifere laag van de octaëdrische perovskietgeometrie te beheersen, het onderzoeksteam synthetiseerde reproduceerbaar een reeks staafvormige fluorescerende hybride perovskieten in zowel zure als basische media bij omgevingscondities op grote schaal zonder liganden af ​​te dekken. De bandgap is afstembaar van het rode naar het hemelsblauwe gebied met scherpe emissie. De loodbromide perovskieten zijn meer dan 6 maanden stabiel in water zonder structurele verandering.

"Alle essentiële technologieën die onze samenleving helpen goed te functioneren, zijn gebaseerd op hoogwaardige halfgeleiders, zoals op Si gebaseerde zonnecellen. Maar perovskietmaterialen hebben het volledige potentieel om Si-gebaseerde apparaten te vervangen die erg duur zijn, " zegt Dr. Jana van de School of Energy and Chemical Engineering aan UNIST, de eerste auteur van de studie. "Omdat onze nieuwe synthetische methode zeer kosteneffectief is, het zal de prijs van perovskiet-zonnecelapparaten en andere opto-elektronische apparaten verlagen, die gemakkelijk toegankelijk zou kunnen zijn voor economisch achtergebleven landen."

Hij voegt toe, "In aanvulling, de waterstabiele perovskiet zal worden gebruikt in al die gebieden waar water onvermijdelijk is voor een bepaald onderzoek."

"Wij geloven dat onze fundamentele en innovatieve bevindingen de zonnecelgemeenschap zullen helpen om perovskiet-zonnecellen te fabriceren die stabiel zouden zijn in water, ", zegt Distinguished Professor Kim. "Bovendien, de heldere fluorescerende intensiteit van op bromide en chloride gebaseerde perovskieten in water is veelbelovend voor solid-state bliksemapparaten."

De bevindingen van dit onderzoek zijn gepubliceerd in ACS Energiebrieven op 13 augustus, 2018. Bovendien, hun paper staat in de lijst van meest gelezen artikelen voor de maand augustus in ACS Energiebrieven .