Улучшение фотостабильности перoвскитов MAPbI3 путём замещения свинца

Фотостабильность — ключевая проблема для коммерциализации перoвскитных солнечных элементов, особенно для соединения MAPbI3. Это связано с миграцией ионов и образованием центров безызлучательной рекомбинации. В работе исследовано влияние частичной замены ионов свинца (Pb²⁺) в MAPbI3 различными металлами на фотостабильность и фотоэлектрические характеристики. Анализ полученных соединений MAPb1-xMxI∼3 показал, что введение определённых металлов приводит к значительному улучшению фотостабильности.

Подробный анализ параметров кристаллической решетки и оптических свойств позволил установить механизмы влияния добавок на структуру и фотоэлектрические характеристики. Выявлены корреляции между синтетическими условиями и распределением допантов, что подтверждается DFT-расчётами.

Полученные результаты представляют собой важный шаг на пути к созданию высокостабильных перoвскитных поглотителей света, способных к высокой эффективности в солнечных элементах.

В исследовании принимали участие ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Марина Устинова, Азат Акбулатов, Любовь Фроловагруппа молекулярной и гибридной электроники, Геннадий Шилов, Лаврентий Гуцевлаборатория структурной химии, Надежда Дремова, Андрей Ивановлаборатория физико-химических исследований, Федор Прудновлаборатория перспективных
электродных материалов для химических источников тока, Сергей Михайлович Алдошиннаучный руководитель ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Павел Трошинкомплекс лабораторий
функциональных органических и гибридных материалов

при участии коллег из других исследовательских центров:

  • Институт физики и технологий, Уральский федеральный университет, Екатеринбург,
  • Лаборатория рентгеновской спектроскопии, Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург,
  • Кафедра материаловедения и инженерии, Университет Теннесси, США

Ustinova M.I., Lobanov M.V., Shilov G.V., Dremova N.N., Akbulatov A.F., Gutsev L.G., Zhidkov I.S., Kurmaev E.Z., Prudnov F.A., Ivanov A.V., Frolova L.A., Aldoshin S.M., Troshin P. A. // Substitutional Chemistry of MAPbI 3 : Gaining Control over Material Photostability and Photovoltaic Performance via Pb 2+ Replacement. // Advanced Functional Materials, p.2407571, 20 November 2024б Q-1, IF = 18,5

https://doi.org/10.1002/adfm.202407571

Фотостабильность — ключевая проблема для коммерциализации перoвскитных солнечных элементов, особенно для соединения MAPbI3. Это связано с миграцией ионов и образованием центров безызлучательной рекомбинации. В работе исследовано влияние частичной замены ионов свинца (Pb²⁺) в MAPbI3 различными металлами на фотостабильность и фотоэлектрические характеристики. Анализ полученных соединений MAPb1-xMxI∼3 показал, что введение определённых металлов приводит к значительному улучшению фотостабильности.

Подробный анализ параметров кристаллической решетки и оптических свойств позволил установить механизмы влияния добавок на структуру и фотоэлектрические характеристики. Выявлены корреляции между синтетическими условиями и распределением допантов, что подтверждается DFT-расчётами.

Полученные результаты представляют собой важный шаг на пути к созданию высокостабильных перoвскитных поглотителей света, способных к высокой эффективности в солнечных элементах.

В исследовании принимали участие ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Марина Устинова, Азат Акбулатов, Любовь Фроловагруппа молекулярной и гибридной электроники, Геннадий Шилов, Лаврентий Гуцевлаборатория структурной химии, Надежда Дремова, Андрей Ивановлаборатория физико-химических исследований, Федор Прудновлаборатория перспективных
электродных материалов для химических источников тока, Сергей Михайлович Алдошиннаучный руководитель ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Павел Трошинкомплекс лабораторий
функциональных органических и гибридных материалов

при участии коллег из других исследовательских центров:

  • Институт физики и технологий, Уральский федеральный университет, Екатеринбург,
  • Лаборатория рентгеновской спектроскопии, Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург,
  • Кафедра материаловедения и инженерии, Университет Теннесси, США

Ustinova M.I., Lobanov M.V., Shilov G.V., Dremova N.N., Akbulatov A.F., Gutsev L.G., Zhidkov I.S., Kurmaev E.Z., Prudnov F.A., Ivanov A.V., Frolova L.A., Aldoshin S.M., Troshin P. A. // Substitutional Chemistry of MAPbI 3 : Gaining Control over Material Photostability and Photovoltaic Performance via Pb 2+ Replacement. // Advanced Functional Materials, p.2407571, 20 November 2024б Q-1, IF = 18,5

https://doi.org/10.1002/adfm.202407571