Исследователи в Южной Корее представили простой и экономически эффективный синтетический метод, способный стабилизировать перовскиты без добавления посторонних материалов покрытия в водную среду.

Все неорганические перовскиты, известные как CsPbX 3 (X = Cl / Br / I), были впервые обнаружены Уэллсом в 1893 году, а гибридные перовскиты или CH 3 NH 3 PbX 3 были обнаружены в 1978 году Вебером. Хотя эти материалы были сущностью сообщества исследователей материалов, особенно в солнечных элементах, твердотельных светодиодах и многих других оптоэлектронных устройствах, их практическое применение затруднено из-за их нестабильности в водной среде.

Для стабилизации этих перовскитов было использовано несколько оксидов металлов, таких как SiO 2 , Al 2 O 3 и Ta 2 O 5 , для покрытия этих материалов. Но эти методы не могут обеспечить долгосрочную стабильность. Для коммерциализации любых устройств следует отметить, что устройства должны быть стабильными до нескольких лет. В настоящее время нет методов, которые могли бы стабилизировать перовскит в течение более одного года в нейтральной воде.

Недавнее исследование, связанное с UNIST, представило простой, легкий и экономически эффективный синтетический метод, способный стабилизировать перовскиты без добавления посторонних материалов покрытия в водную среду. Исследовательская группа предполагает, что их новый синтетический подход откроет новую область исследований для материалов на основе перовскита.

Этот прорыв был проведен заслуженным профессором Кванг Су Кимом в Школе энергетики и химической инженерии при UNIST. Исследовательская группа предполагает, что их новый синтетический подход откроет новую область исследований для материалов на основе перовскита.

«Перовскиты привлекли значительное внимание исследователей во всем мире из-за их высокой эффективности и низкой стоимости», — говорит заслуженный профессор Ким. «Решая давние проблемы для его практического применения в водной среде, наш простой путь синтеза будет использоваться для различных применений в оптоэлектронике, биомедицинской науке и катализе».

Магические свойства перовскита APbX 3 (A = органический аммоний или неорганический катион, X = галогенид-анион) заключаются в его особой структуре, в которой катионы свинца и катионы аммония имеют 6-кратную и 12-кратную кубооктаэдрическую координацию соответственно, и Таким образом, перовскитные материалы состоят из бесконечного числа октаэдрических слоев, соединенных углами октаэдров.

В ходе исследования выдающийся профессор Ким и доктор Яна разработали новый синтетический метод преобразования нескольких внешних октаэдрических слоев в Pb (OH) 2 для защиты оставшихся внутренних слоев от воды. Благодаря Pb (OH) 2, который не растворяется в воде. Управляя периферийным слоем октаэдрической геометрии перовскита, исследовательская группа воспроизводимо синтезировала серию флуоресцентных гибридных перовскитов в форме палочек как в кислых, так и в основных средах в условиях окружающей среды в большом масштабе без лигандов. Ширина запрещенной зоны настраивается от красной до небесно-голубой области с резким излучением. Перовскиты бромида свинца стабильны в воде более 6 месяцев без структурных изменений.

«Все основные технологии, которые помогают нашему обществу функционировать должным образом, основаны на высокопроизводительных полупроводниках, таких как солнечные элементы на основе Si. Но материалы на основе перовскита имеют полный потенциал для замены устройств на основе Si, которые очень дороги», — говорит д-р Jana. в Школе энергетики и химической инженерии при ЮНИСТе, первый автор исследования. «Поскольку наша новая методология синтеза является высокоэффективной с точки зрения затрат, она снизит цены на перовскитовые солнечные элементы и другие оптоэлектронные устройства, которые могут быть легко доступны для экономически отсталых стран».

Он добавляет: «Кроме того, водостойкий перовскит будет использоваться во всех тех областях, где вода является неизбежным выбором для конкретного исследования».

«Мы считаем, что наши фундаментальные и инновационные результаты помогут сообществу солнечных элементов изготовить перовскитные солнечные элементы, которые были бы стабильными в воде», — говорит выдающийся профессор Ким. «Кроме того, яркая флуоресцентная интенсивность перовскитов на основе бромидов и хлоридов в воде очень перспективна для твердотельных молниезащитных устройств».

Результаты этого исследования были опубликованы в ACS Energy Letters 13 августа 2018 года. Кроме того, их статья была включена в список самых читаемых статей за август в ACS Energy Letters .