Учеными Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах Московского Государственного Университета были открыты и изучены свойства первых представителей нового уникального класса соединений – жидких полииодидов моноалкиламмония. Этот класс был открыт недавно. Производить новые вещества довольно просто, и их можно применять для создания солнечных батарей. В журнале Physical Chemistry Letters можно ознакомиться подробно с деталями открытия.
Ученые, применяя новые вещества, смогли сконструировать солнечные батареи с КПД > 17%. Вдобавок, был инициирован альтернативный подход к созданию перовскитных солнечных батарей неограниченной площади. Синтезирование полииодидов метиламмония – простая процедура с точки зрения химии соединения. Для получения светопоглощающего материала солнечных батарей эти вещества выступают удобным реагентом из-за простоты их получения.
Открытые вещества демонстрируют удивительные свойства. К примеру, они переходят в жидкое состояние при комнатной температуре и вступают в активную реакцию с металлическим свинцом. Ранее это свойство было характерно лишь для полииодидов с большим катионом, но в существующие концепции физические свойства открытых соединений никак не укладывались. К примеру, жидким при комнатной температуре мог быть тетраоктиламмоний.
Как ученые выясняли причины подобного явления
Ученые исследовали данное явление, чтобы выяснить причину низкой температуры плавления полииодидов метиламмония. Для того чтобы определить причины такой низкой температуры плавления новых соединений, исследователям пришлось провести детальный физико-химический анализ системы, в составе которой находился йод и иодид метиламмония различных составов. В процессе опыта ученые подвергли заморозке расплавы полииодидов метиламмония с разными составами и выявили, что при заморозке вещества образуются кристаллы четырех видов, проявляющие уникальные редкие электронные и оптические свойства. Были проведены квантово-химические расчеты, в ходе которых авторы изучили устойчивость кристаллов и сумели обосновать низкую температуру их плавления. Полученные данные позволили:
- Построить фазовую диаграмму исследованной системы;
- Выявить диапазон составов, при которых соединения являются жидкостью.
Такое состояние полииодидов моноалкиламмония имеет существенное технологическое значение, так как дает возможность получить при низкой температуре кристаллы с редкими оптическими и электронными свойствами.
Ранее мы уже рассказывали о том, что сотрудники лаборатории открыли новые химические соединения – полииодиды метиламмония. На основе этих соединений учёные 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 определённых условиях образовываться при работе солнечных батарей и уменьшать срок их службы.
Возглавлял группу ученых кандидат химических наук Алексей Тарасов, который сообщил, что данная реакция нового вещества – взаимодействие полииодидов метиламмония со свинцом стала основополагающей при разработке новых методов получения главного компоненте солнечных батарей. Ученые установили, что полииодиды метиламмония, которые были открыты – это простейшие представители огромного класса соединений (жидких полииодидов моноалкиламмония), демонстрирующих точно такие же свойства. Итак, проведенное исследование может стать отличным стимулом для разработки новой группы синтетических способов роста материалов из расплавов при комнатной температуре.
Какой сегодня зафиксирован максимальный КПД солнечных батарей?