Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики (ЛНМСЭ)факультета наук о материалах МГУ при сотрудничестве со всемирно известным ученым в области солнечной энергетики М. Гретцелем (EPFL, Лозанна, Швейцария) обнаружили одну из причин уже давно обсуждавшейся деградации перовскитных солнечных ячеек, которая тормозит их практическое использование. В работе, опубликованной в Journal of Materials Chemistry A показано, что причиной гибели ячеек можект служить разрушение золотого электрода под действием продуктов фотохимического разложения перовскита с образованием многокомпонентных йодауратов. Обнаружение нового механизма деградации солнечных ячеек стало возможным после публикации статьи, в которой сотрудники ЛНМСЭ ФНМ МГУ представили новый подход по синтезу гибридного перовскита с использованием в качестве прекурсора полииодидного расплава на основе иодида метиламмония.
В настоящий момент одним из основных препятствий перед коммерциализацией перовскитных солнечных ячеек является их низкая стабильность в реальных эксплуатационных условиях под действием солнечного света, повышенная влажность и высокая температура воздуха и др. Основным преимуществом и, одновременно, недостатком перовскитных солнечных батарей является непосредственно сам светопоглощающий перовскитный материал (гибридный органо - неорганический перовскит (CH3NH3)PbI3), который, обладая рекордными функциональными характеристиками, под действием различных факторов может, в то же время, разрушаться с образованием химически агрессивных продуктов распада. К тому же, процессы деградации солнечных ячеек могут затрагивать и другие функциональные слои в их составе – электрон/дырочно проводящие слои, металлические электроды. Как всегда, за все нужно платить.
Сотрудники Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики в своем исследовании обратили внимание на стабильность золотого электрода при облучении перовскитной солнечной ячейки ультрафиолетом, присутствующим в солнечном спектре. В ходе исследования обнаружилось, что считавшийся ранее инертным золотой электрод подвергается необратимой химической деградации с образованием новой неизвестной фазы. Более детальное изучение происходящих процессов показало, что причиной химической деградации золота является его взаимодействие с формирующимся в процессе фотохимического разложения перовскита высокореакционным полииодидным расплавом на основе иодида метиламмония и йода с образованием соединения (MA)2Au2I6.
По мнению авторов статьи, локальное образование полииодидного расплава при УФ-индуцированной деградации перовскита является критическим фактором с точки зрения химической стабильности не только металлических электродов, но и органических дырочно-проводящих слоев, находящихся, как правило, между электродом и светопоглощающим материалом. Таким образом, золото в перовскитных солнечных ячейках уже не может считаться наиболее подходящим электродным материалом и должно быть заменено на более инертные и дешевые аналоги, поиском которых также занимаются сотрудники Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики ФНМ МГУ при поддержке ФЦП МОН РФ совместно с индустриальным партнером, компанией "Евросибэнерго".
Автор - Н. Шленская (ФНМ МГУ).
