Поиск подходов к управлению морфологией перовскита состава CH3NH3PbI3, получаемого из металлического свинца путем конверсии в расплаве CH3NH3I - I2 - дипломная работа | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Научный руководитель: Тарасов Алексей Борисович
Автор: Гришко Алексей Юрьевич
Тип: Магистр
Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
Год защиты: 2017
Аннотация: В последние 4 года произошло становление перовскитной фотовольтаики. Эффективность солнечных элементов со светопоглощающим слоем из перовскитов AMX3, где A=CH3NH3+, (NH2)2CH+, Cs+, Rb+; M = Sn, Pb, X = Cl, Br, I в период 2009-2016 гг возросла с 3.8% до 22.1%. Бурный взрыв популярности данного типа ячеек связан с возможностью их нанесения методами растворной химии с эффективностями близкими к рекордным полученным на таких материалах как Si, GaAs. Как следует из последних публикаций по данной теме, потенциал известных методов нанесения пленок перовскита почти исчерпан и научное сообщество ведет поиск новых подходов к получению светопоглощающих слоев перовскитных солнечных ячеек. В нашей лаборатории был обнаружен реагент, который открывает принципиально новые возможности формирования тонких пленок свинец-галогенидных перовскитов. MAI (MA = CH3NH3+) и I2 при смешении при комнатной температуре образуют реакционный расплав MAI-xI2 (x = 1÷3), который взаимодействует с металлическим свинцом с образованием перовскита состава MAPbI3. [1] Целью настоящей работы стала разработка способов получения сплошных крупнозернистых пленок перовскита состава CH3NH3PbI3 при конверсии металлического свинца расплавами состава MAI-xI2 (x = 1÷3) для использования в солнечных ячейках. Задачи, решаемые ходе работы: установление влияния условий конверсии (температура, состав реакционного расплава, время конверсии, наличия пространственных ограничений при росте) на состав и морфологию пленок перовскита, анализ времени жизни фотовозбужденных состояний полученного в различных условиях материала. Конверсии расплавом состава MAI-xI2 (x = 1÷3) были подвергнуты порошок и тонкие пленки свинца. Полученные материалы проанализирован совокупностью методов: рентгенофазовый анализ, растровая электронная микроскопия, спектроскопия диффузного отражения, люминесцентная спектроскопия, время-разрешенная люминесценция. Установлено, что расплав MAI-xI2 высоко реакционноспособен по отношению к металлическому свинцу, а также приводит к интенсивной перекристаллизации CH3NH3PbI3 и его растворению в расплаве. Конверсия расплавом состава MAI-xI2 в диапазоне x = 1.25÷2 позволяет получить чистую фазу CH3NH3PbI3. Увеличение мольного объема при конверсии PbàCH3NH3PbI3, перекристаллизация на границе с подложкой и перерастворение образовавшейся фазы CH3NH3PbI3 приводят отслаиванию пленки. Замедлить отслаивание удается путем насыщения расплава MAI-xI2 по CH3NH3PbI3 или за счет понижения его реакционной способности различными добавками. Высокая концентрация реагентов в расплаве MAI-xI2 позволяет проводить конверсию в условиях пространственного ограничения путем прижатия штампа с рельефом к пленке свинца с нанесённым слоем расплава; данный подход позволяет дозировать высокореакционный расплав, обеспечивает 100% сплошность получаемой пленки перовскита и придает ей рельеф. Полученные методом конверсии в расплаве MAI-xI2 пленки перовскита характеризуются малыми (<10 нс) временами жизни люминесценции (��obs), однако температурная обработка в инертной атмосфере или парах ДМСО позволяет увеличить ��obs примерно на порядок. В работе были подобраны условия проведения конверсии пленок металлического свинца в перовскит CH3NH3PbI3 расплавом MAI-xI2, при которых получаются однофазные пленки с размером зерен ~1 мкм и 100% сплошностью.
Добавил в систему: Тарасов Алексей Борисович