Группа ученых из Сколковского института науки и технологий (Сколтех), Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН и Института проблем химической физики РАН создали перспективные бессвинцовые полупроводниковые материалы для использования в солнечных батареях на основе комплексных галогенидов сурьмы и висмута. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry.
Солнечные батареи на основе комплексных галогенидов свинца с перовскитной структурой (кристаллической структурой, напоминающей структуру минерала -перовскита) привлекают огромный интерес благодаря своей низкой стоимости, простоте изготовления и высокой эффективности преобразования света с КПД более 24%.
Массовое производство и внедрение таких батарей ограничивается двумя факторами: низкой стабильностью комплексных галогенидов свинца и токсичностью этих соединений. Поэтому во всем мире активно ведется разработка альтернативных бессвинцовых фотоактивных материалов, в частности на основе галогенидов висмута и сурьмы.
Однако пока такие солнечные батареи демонстрируют низкие эффективности преобразования света, что свидетельствует о неэффективной генерации носителей заряда в фотоактивном слое или затрудненном их транспорте к электродам. Командой исследователей было показано, что причиной является неоптимальное строение соединений висмута и сурьмы.
Ранее эта же команда ученых предложила увеличить размерность анионных решеток в комплексах Sb и Bi путем введения специальных линкерных молекул, например, молекулярного йода. Этот путь был опубликован в журнале Chemistry: A European Journal.
Использование этого подхода позволило ученым создать новые полупроводниковые материалы на основе комплексных галогенидов висмута и сурьмы с йодом, которые активно изучаются сейчас во всем мире.
Этим же коллективом ученых был разработан принципиально новый материал для солнечных батарей на основе перовскитоподобного комплексного бромида сурьмы ASbBr6 (где А является органическим положительно заряженным ионом). Солнечные батареи на основе ASbBr6 показали рекордные для галогенидов сурьмы и висмута к.п.д. преобразования света.
Результаты этой работы были опубликованы в журнале Advanced Energy Materials. По словам руководителя проекта Павла Трошина именно эта работа стала прорывной в их исследованиях и открывает принципиально новые возможности для развития перовскитной электроники.
Источник: Сколтех
