Дослідники з Технологічного інституту Джорджії продемонстрували новий метод, який покликаний розв'язати проблему довговічності перовськіта. Він заснований на упаковуванні матеріалу всередині двошарової системи захисту з пластику та кремнезему.
Нанокристали перовськіта знаходять застосування у великій кількості пристроїв: сонячних батареях, лазерах, світлодіодах і т.п. Але ці нанокристали нестійкі — вони досить швидко руйнуються, особливо при контакті з водою. Така особливість істотно обмежує комерційне використання цього матеріалу.
У своїй новій роботі вчені з Технологічного інституту Джорджії отримували нанокристали метиламоній броміду свинцю — матеріалу перовськітній структури, катіонами в якому виступав свинець та метиламоній, а аніоном — бром. Для отримання таких з'єднань сьогодні використовують високополярні розчинники, через що, за словами авторів роботи, в структурі кристалів утворюються дефекти, які збільшують схильність матеріалів до розкладання.
Нова технологія стабілізації нанокристалів перовськіта містить в собі формування складних молекул пластика, який налічує три різні блоки полімерів. Ці структури виконують роль «нанореакторів», які модифікували поверхню кристала так, як потрібно. Потім, як тільки хімічні речовини-попередники для нанокристалів кремнезему та перовськіту завантажувалися в молекулу пластика, після декількох стадій утворювалася кінцева система.
Запропонована дослідниками схема: кремнезем та перовськіт всередині «ниток» з пластику
Після того як зіркоподібний пластик зіграв свою роль, його компоненти залишаються прикріпленими до щільного шару кремнезему навколо перовськіта. Таким чином, структури із пластику служать першим шаром захисту, відштовхуючи воду та запобігаючи злипанню нанокристалів. Наступний шар кремнезему додає додатковий захист, якщо будь-яка вода пройде повз водовідштовхувальних пластикових «ниток».
Для перевірки матеріалу дослідники покрили скляні підкладки тонкою плівкою таких нанокристалів перовськіта та провели кілька стрес-тестів, включаючи занурення всього зразка в деіонізовану воду. Випромінюючи ультрафіолетове світло на тестовий зразок, вчені виявили, що фотолюмінесцентні властивості перовськитів не зменшувались протягом 30 хвилин безперервного опромінення. Для порівняння, дослідники також занурювали в воду звичайні нанокристали перовськіта та спостерігали, як їх фотолюмінесценція зникає за лічені секунди.
За словами вчених, новий метод відкриває можливість настройки поверхневих характеристик двошарових нанокристалів для підвищення його стійкості та ефективності перетворення енергії. Придуманий дослідниками процес був також унікальний тим, що при його використанні застосовувалися тільки низькотоксичні погано летючі розчинники.
Нагадаємо, що зовсім недавно, американські вчені розробили багатошаровий матеріал на основі перовськіта, який дозволить подолати головні перешкоди на шляху до масового виробництва більш ефективних сонячних панелей. Новий тип матеріалу наступного покоління усуває необхідність використання свинцю, що є основною перешкодою для цієї технології.
За матеріалами: Indicator
