17 августа 2020

Первый в мире метод промышленного синтеза высокостабильных перовскитов разработали ученые Уральского федерального университета им. первого Президента России Б. Н. Ельцина (УрФУ) совместно с коллегами из Индии. По словам авторов, это открывает возможность эффективного применения данных веществ, признанных журналом «Science» прорывным материалом, в энергетике и электронике. Результаты опубликованы в журнале Materials Science in Semiconductor Processing.
Перовскиты — класс минералов с псевдокубической кристаллической структурой. Начиная с 2012 года, перовскиты, по словам ученых, активно исследуются как крайне перспективный материал для целого ряда областей, особенно для солнечной энергетики.
Сегодня КПД перовскитных элементов составляет уже около 25%, что сопоставимо с полупроводниками, причем технология их изготовления значительно проще. Кроме того, они могут быть размещены на любых гибких основах — от листа бумаги до одежды.
Однако практическое применение перовскитов до сих пор ограничено, так как существующие методы производства не обеспечивают необходимой стабильности материала. При комнатной температуре перовскитные пленки деградируют в течение нескольких часов.
Разработанная специалистами УрФУ и Института науки и технологий Сатьябамы (Индия) порошковая форма перовскитов показала высокую стабильность, достаточную для технического использования. Свойства материала, по словам ученых, не изменились в течение года наблюдений.
"Фактически, мы первые, кто нашел способ крупномасштабного производства перовскитов. Повышение стабильности вещества обеспечивается за счет высокой кристалличности и уменьшения границ зерен. Это открывает большие возможности для полноценного применения таких материалов в будущем", — рассказал автор исследования, научный сотрудник кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Ражеш Кумар Манавалан.

Путем химической обработки высокотемпературным антирастворительным методом ученым удалось синтезировать целую серию порошков перовскитов: MAPbI3, MAPbBr3, FAPbI3, FAPbBr3, CsPbI3 и CsPbBr3. Как объяснили авторы, такой способ производства очень прост и не требует большого времени.
Также в ходе исследования специалисты УрФУ изучили структурные, оптические, морфологические свойства полученных веществ, впервые был исследован температурно-зависимый фазовый переход перовскитов.
В дальнейшем научный коллектив планирует совершенствовать технологию для коммерческой реализации.