Ученые факультета наук о материалах и химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с научной группой из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разгадали причину, приводящую к формированию органо-неорганических перовскитов в виде нанонитей. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemistry of Materials.

Перовскитные солнечные ячейки на основе органо-неорганических материалов со структурой перовскита представляют собой новый класс фотовольтаических устройств. С момента создания первого прототипа перовскитной солнечной ячейки в 2009 году ее эффективность возросла в несколько раз и сегодня уже превышает 22%. Благодаря простому и экономичному способу производства таких ячеек они могут составить конкуренцию кремниевым аналогам уже в ближайшем будущем.

Нитевидные кристаллы органо – неорганического перовскита для солнечных элементов (растровая электронная микроскопия. Е. Гудилин/МГУ имени М.В. Ломоносова

Коллектив ученых МГУ совместно с научной группой из Швейцарии предложил новый метод получения перовскита с нитевидной морфологией путем ряда топотактических превращений. С использованием последовательного ионного обмена были получены нанонити кристаллов перовскита с различным катионным и анионным составом. Ученые выяснили, что сначала начинает кристаллизовываться не перовскит, а промежуточная «белая» фаза (аддукт), образующаяся в форме протяженных нанонитей. При дальнейшем нагревании эта промежуточная фаза превращается в перовскит, который наследует нитевидную морфологию. Образование и последующий распад этой промежуточной фазы и динамику образования из нее перовскита удалось впервые проследить экспериментально.

«Полученные результаты вносят ясность в процесс кристаллизации перовскита из жидких фаз и представляют интерес для совершенствования методик изготовления пленок перовскита, в частности в подходе получения пленок аддуктов перовскита с их последующей конверсией в перовскит. Такой подход уже позволил получить перовскитные солнечные ячейки с эффективностью более 19% и его дальнейшее развитие представляет большой интерес», — рассказывает соавтор публикации Алексей Тарасов, заведующий молодежной лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах, созданной по инициативе ректора МГУ Виктора Садовничего.