Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики ФНМ МГУ и химического факультета МГУ совместно с коллегами из Курчатовского института впервые применили «допинг» для перовскитных солнечных батарей. Результаты исследования опубликованы в журнале Американского химического общества ACS Applied Energy Materials.

Авторы работы предложили использовать 2-(2-карбоксиэтил)-1,1,1-триметилгидразиний (более известный как мельдоний) в качестве модификатора поверхности плёнок гибридного перовскита, что позволило значительно повысить стабильность перовскитного материала при повышенной температуре 65 °C, а также улучшить его оптоэлектронные характеристики.

«Модификация гибридных перовскитов различными соединениями — это весьма распространённый подход к повышению стабильности перовскитных солнечных элементов. В мире в этом направлении было протестировано огромное количество органических и неорганических веществ, порой самых невероятных. Мы в лаборатории сначала в шутку (а потом всерьёз) обратили внимание на вещество под названием мельдоний, которое несколько лет назад стало широко известно как препарат, который ставили в вину как „допинг“ для наших спортсменов. И мы подумали, что для перовскита он и правда может оказаться „допингом“: анализ химической структуры мельдония показал, что это действительно перспективный модификатор благодаря наличию в своём составе нескольких функциональных групп разного заряда», — рассказывает заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ Алексей Тарасов.

Изготовленные с использованием мельдония перовскитные солнечные элементы демонстрируют более высокие значения КПД и фототермической стабильности по сравнению с контрольными устройствами без модификации. Причины положительного воздействия на перовскитный материал были выявлены авторами работы.

«Изученный нами механизм воздействия мельдония на перовскит состоит из нескольких процессов: (1) локальная перекристаллизация дефектного слоя в растворе мельдония, (2) пассивация заряженных дефектов перовскита функциональными группами модификатора; (3) формирование защитного слоя; (4) химическое восстановление молекулярного йода — одного из продуктов деградации перовскита — до иодид-ионов, — рассказывает научный сотрудник лаборатории Наталья Удалова. — Комбинация этих факторов приводит к тому, что наши устройства лучше и дольше работают. Это расширяет представления учёных о том, какие именно молекулы и почему эффективны в качестве модификаторов, повышающих эксплуатационные характеристики перовскитных солнечных элементов».

Источник: МГУ.