En kemist vid RUDN-universitetet har upptäckt fyra nya stabila föreningar som kan erhållas vid reaktion av jod med metylammoniumjodid-användningen av dessa ämnen gör det möjligt att producera perovskit-solpaneler utan giftiga reagenser och förhindra biprodukter under tillverkningen. Artikeln publiceras i The Journal of Physical Chemistry Letters .

Blybaserade hybridperovskiter används i moderna solceller som ett ljusabsorberande lager. Men de är instabila för fukt, och befintlig teknik kräver användning av lösningar och giftiga lösningsmedel. Detta komplicerar tekniken och gör den potentiellt farlig.

Lösningen på problemet kan vara lösningsmedelsfria metoder, det är, användningen av smälter snarare än lösningar - till exempel applicering av en polyjodidsmälta på en tunn film av metalliskt bly. Dock, det finns få tillförlitliga studier av polyjodidkemi. Forskare studerade egenskaperna hos metylammonium (CH ₃ NH ₃ ) och jodföreningar för att hitta varianter av föreningar som är lämpliga för användning vid produktion av perovskitsolceller.

Föreningar av systemet metylammoniumjodid (MA) och jod smälter vid rumstemperatur och bildar joniska vätskor - smältningar som uteslutande består av joner. Dessa föregångarvätskor kan appliceras jämnt på stora ytor, ta med den industriella produktionen av modulära solceller baserade på hybridperovskiter för den kommersiella marknaden.

Vätskor baserade på polyjodider smälter vid rumstemperatur endast i närvaro av stora organiska katjoner i kompositionen. RUDN -universitetets kemist Victor Khrustalev förklarade denna skillnad med att metylammoniumkatjonen har ett stort dipolmoment och kan bilda ett stort antal vätebindningar. Vid små katjonstorlekar, detta leder till ökad entropi under smältning, vilket sänker smälttemperaturen.

Under vissa förutsättningar, kristaller av olika kompositioner börjar utvecklas ur vätskan - MAI ₂ , MAI _2,67 , MAI ₄ och MAI _5.5 . För att bestämma under vilka förhållanden det finns en smältning, forskare har genomfört en teoretisk beräkning av entalpin och entropin för bildandet av dessa kristaller. För alla föreningar utom MAI ₂ , reaktionen av att erhålla en förening med ett lägre jodinnehåll berodde enbart på entropibidraget. Сhemister förklarade att ökningen av entalpi under övergången till föreningar med ett högre jodinnehåll beror på en försvagning av katjonens interaktion med anjoner på grund av fördelningen av en liten negativ laddning på en stor polyiodidjon. En liknande ökning av entropi beror på komplexiteten hos polyanjoner och försvagningen av bindningarna mellan dem.

Dessa termodynamiska data tillät oss att definiera och generalisera experimentvärdena för gränserna där smältan kan existera.

Kemister har också funnit att sådana effekter uppträder i liknande föreningar med formamidinkatjonen (FA ⁺ =HC (NH ₂ ) ₂ ) och polybromider. Dessutom, den blandade kompositionen (MABr ₃ ) _0,15 (FAI ₃ ) _0,85 visar joniska flytande egenskaper från -40 till 80 ° C. En sådan låg smältpunkt för föregångaren är gynnsam för erhållande av tunna filmer av blandade hybridperovskiter som uppvisar maximala ljusabsorberande egenskaper.