Сотрудники Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ подробно изучили свойства первых представителей нового уникального класса соединений, который был открыт ими ранее – жидких полииодидов моноалкиламмония. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Chemistry Letters.

На основе открытых ими полииодидов метиламмония этих соединений ученые предложили принципиальной новый подход к созданию перовскитных солнечных батарей неограниченной площади и создали солнечные батареи с КПД > 17%, опубликовав результаты работы в журнале Nature Nanotechnology. Кроме того, авторы недавно показали, что такие соединения могут при определенных условиях образовываться при работе солнечных батарей и уменьшать срок их службы.

«Полииодиды метиламмония, которые нам удалось синтезировать, привлекли наше внимание по двум причинам: во-первых, это очень простые с точки зрения химии соединения, их легко получить и поэтому они являются удобным реагентом для получения светопоглощающего материала солнечных батарей, во-вторых, они проявляют очень необычные свойства — они жидкие при комнатной температуре и очень интенсивно реагируют с металлическим свинцом. Именно такая реакция — взаимодействие полиидоидов метиламмония со свинцом — и легла в основу разработанных нами методов получения главного компонента солнечных батарей», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.

Ученые выяснили, что открытые ими полииодиды метиламмония являются простейшим представителем большого класса соединений — полииодидов моноалкиламмония, которые проявляют аналогичные свойства. Ранее считалось, что жидкими при комнатной температуре могут быть только полииодиды с большим катионом (например, тетраоктиламмоний), однако обнаруженные соединения явно противоречили существующим представлениям.

Чтобы разобраться в причинах такой низкой температуры полииодидов метиламмония, ученые провели подробный физико-химический анализ системы, содержащей иодид метиламмония и йод. В ходе исследования ученые заморозили систему и обнаружили, что при этом образуются ранее неизвестные кристаллы четырех видов. С помощью квантово-химических расчетов авторы работы изучили устойчивость кристаллов и объяснили низкую температуру их плавления. На основе полученных данных была построена фазовая диаграмма исследованной системы и определен диапазон составов, при которых соединения являются жидкостью.

Жидкое состояние полииоидов моноалкиламмония имеет важное технологическое значение, поскольку позволяет получить кристаллы с редкими оптическими и электронными свойствами при низкой температуре. Таким образом, проведенное исследование может дать толчок к разработке новой группы синтетических способов роста материалов из расплавов при комнатной температуре.