Аннотация:В настоящее время для производства электроэнергии человечество по-прежнему использует в основном невозобновляемые источники энергии – нефть, уголь и газ. В то же время энергия солнца представляет собой практически не истощаемый источник энергии, а преобразование солнечного света в электричество является наиболее перспективной отраслью энергетики. Существуют несколько типов солнечных батарей, из которых самыми быстроразвивающимися являются батареи на основе гибридного органо-неорганического перовскита, эффективность которых с момента их создания всего за несколько лет достигла значений более 22%. В данной работе проведено исследование кристаллизации пленок перовскита CH3NH3PbI3, а также влияние йода на процесс кристаллизации.
Было обнаружено, что металлический свинец способен конвертироваться в перовскит в растворе CH3NH3I в изопропаноле. Для определения окислителя Pb (0) был проведён эксперимент по барботированию раствора CH3NH3I в изопропаноле аргоном с целью вытеснения растворенного кислорода. После барботажа окисления не наблюдалось. Таким образом, окислителем предположительно является кислород, растворенный в изопропаноле.
Для изучения влияния концентрации молекулярного йода на процесс кристаллизации, была проведена серия экспериментов по конверсии металлических плёнок свинца в перовскит. Было обнаружено, что по достижении концентрации йода более 1/3 от концентрации иодида метиламмония образование фазы перовскита замедляется, а при эквимолярной концентрации йода не наблюдается образование перовскита даже при выдерживании плёнки свинца в растворе в течение 40 минут. Таким образом, при введении больших количеств I2 наблюдается ингибирование реакции, что вызвано, вероятно, образованием полииодидного аниона и связыванием иона I- в неактивную форму. Аналогичный эксперимент с пленкой иодида свинца (II) также показал отсутствие образования фазы перовскита.
Также была исследована кристаллизация перовскита антисольвентным методом в присутствии I2 из апротонных расторителей (диметилсульфоксид и диметилформамид) и кристаллизация перовскита той же методикой с добавлением I2 в антисольвент. Было обнаружено, что йод воздействует на аддукт перовскита с растворителем, приводя к росту кристаллитов с новой морфологией. На подложке преимущественно наблюдались вискеры и кристаллы квадратной формы, тогда как пленки, полученные таким же методом, но без добавления йода имели сплошную поверхность, образованную зернами перовскита. Исследование влияния паров йода на пленки перовскита и аддукта перовскита с диметилформамидом показало, что пары действуют аналогично йоду, растворенному в антисольвенте, но со значительно большей скоростью.