Итогом совместного проекта Национальной Лаборатории в Лос-Аламосе, Северо-Западного университета (штат Иллинойс) и Университета Райса (штат Техас), стал новый тип перовскитного материала, отличающийся высокой стабильностью и увеличенной более чем втрое эффективностью преобразования солнечной энергии. Используя метод центробежного литья участники работы получили кристаллы, электроны в которых движутся перпендикулярно подложке, избегая блокирования органическими катионами в промежутках между 2D-слоями.

В статье, опубликованной журналом Nature, подчёркивается, что новый 2D-перовскит превосходит по эффективности и стабильности при постоянном освещении в воздушной среде все существующие объёмные органически-неорганические кристаллы.

Задачей участников исследования было найти что-то, превосходящее объёмный перовскит — материал, который обладает замечательными фотофизическими свойствами и эффективностью преобразования выше 20%, но плохо работает в условиях слабого освещения, высокой влажности и температуры.

Ранее, команда из Лос-Аламоса смогла добиться восстановления эффективности объемного перовскита, выдерживая его краткое время без доступа света, но переход к 2D-материалам дал более обнадёживающие результаты. Исследовавшиеся в Северо-Западном университете 2D-кристаллы теряли энергию когда в зазор между слоями попадали органические катионы: эффективность их падала до 4,73% из-за внеплоскостной ориентации кристаллов.

Но применение техники центробежного литья позволило создать более оптимизированный 2D-материал с вертикальной ориентацией, который, судя по всему, лишён этого зазора. Его эффективность достигает 12%.

«Мы пытаемся получить тонкие однокристаллические пленки, подходящие не только для приложений фотоэлектрики, но и для высокоэффективного излучения света, способные конкурировать с современными технологиями», — заявил руководитель проекта, Адитья Мохите (Aditya Mohite).