Международный коллектив ученых объяснил, как можно повысить производительность батарей, меняя соотношения компонентов светопоглощающего слоя перовскитной солнечной ячейки. Результаты работы ученых из МГУ имени М.В. Ломоносова, Курчатовского центра синхротронного излучения и Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) опубликованы в Journal of Physical Chemistry C.

Органо-неорганические перовскиты — это новый класс фотоактивных, то есть реагирующих на свет, материалов. С их помощью можно создать перовскитные солнечные батареи.

В предыдущем исследовании авторы выяснили, что нитевидные гибриды перовскитов имеют такую форму из-за строения промежуточных соединений, образующихся в процессе кристаллизации перовскита. Ученые нашли целую группу этих соединений, все они представляют собой кристаллосольваты. Это кристаллические соединения, в структуре которых располагаются молекулы растворителя исходных компонентов. Растворенные компоненты, выпадая из раствора, образуют пленку, на которой растут кристаллы перовскита.

Ученые выделили и описали три промежуточных соединения, которые являются кристаллосольватами одного из двух растворителей, наиболее часто используемых при создании перовскитных солнечных батарей. Для двух соединений ученые впервые установили кристаллическую структуру.

«Мы выяснили, что ключевым фактором, определяющим функциональные свойства перовскитного слоя, является образование промежуточных соединений, поскольку кристаллиты перовскита наследуют форму промежуточных соединений. Это, в свою очередь, влияет на морфологию пленки и эффективность солнечных батарей», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова.

Также авторы выяснили, что соотношение реагентов в растворе определяет, какое именно промежуточное соединение образуется в процессе кристаллизации. Кристаллическая структура промежуточного соединения задает форму образующихся кристаллов перовскита, что определяет структуру светопоглощающего слоя. Эта структура, в свою очередь, влияет на производительность получаемой солнечной батареи.