Vattenstabilt perovskitprov under syntetiskt tillstånd, som uppvisar cyangrön färg i grundläggande media under syntes under UV-ljus. Kredit:UNIST
Forskare i Sydkorea har presenterat en enkel och kostnadseffektiv syntetisk metod, kan stabilisera perovskiter utan tillsats av främmande beläggningsmaterial i vattenhaltiga medier.
Helt oorganiska perovskiter, känd som CsPbX 3 (X =Cl/Br/I) upptäcktes först av Wells 1893 och hybridperovskiter eller CH 3 NH 3 PbX 3 upptäcktes 1978 av Weber. Även om dessa material har varit kärnan i materialforskningssamhället, speciellt i solceller, halvledarljusemitterande dioder, och många fler optoelektroniska enheter, deras praktiska tillämpning har hindrats på grund av deras instabilitet i vattenhaltig miljö.
För att stabilisera dessa perovskiter, flera metalloxider såsom SiO 2 , Al 2 O 3 , och Ta 2 O 5 har använts för att belägga dessa material. Men dessa metoder ger inte långsiktig stabilitet. För kommersialisering av alla enheter, Det bör noteras att enheterna bör vara stabila upp till några år. För närvarande, det finns inga metoder som kan stabilisera perovskiten i mer än ett år i neutralt vatten.
En nyligen genomförd studie, knuten till UNIST har presenterat en enkel, enkel, och kostnadseffektiv syntetisk metod, kan stabilisera perovskiter utan tillsats av främmande beläggningsmaterial i vattenhaltiga medier. Forskargruppen föreställer sig att deras nya syntetiska tillvägagångssätt kommer att öppna upp ett nytt forskningsområde för perovskitmaterial.
Detta genombrott har letts av den framstående professorn Kwang Soo Kim vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST. Forskargruppen föreställer sig att deras nya syntetiska tillvägagångssätt kommer att öppna upp ett nytt forskningsområde för perovskitmaterial.
"Perovskites har väckt stor uppmärksamhet från forskare över hela världen på grund av deras höga effektivitet och låga kostnad, ", säger Distinguished Professor Kim. "Genom att lösa de långvariga problemen för dess praktiska tillämpning i vattenhaltig miljö, vår enkla syntetiska väg kommer att användas för olika applikationer inom optoelektronik, biomedicinsk vetenskap, och katalys."
Schematisk bild som visar Lewis-basångdiffusionsmetoden (LBVD). Den lilla inre flaskan innehåller ett halogenidsyra-metallhalogenidprekursorsalt, medan den stora yttre flaskan innehåller metylamin (MAm) lösning. MAm förångas och går in i den lilla flaskan. Blå bollar indikerar MAm-ångan, och den gröna staven indikerar den vattenstabila perovskiten. Kredit:UNIST
Den magiska prestandan hos APbX 3 (A =organisk ammonium eller oorganisk katjon, X =halidanjon) perovskit ligger i sin speciella typ av struktur där blykatjonerna och ammoniumkatjonerna är i en 6-faldig och 12-faldig kuboktaedrisk koordination, respektive och därmed perovskites material består av oändligt antal oktaedriska lager förbundna med hörnen av oktaedrar.
I studien, Den framstående professorn Kim och Dr Jana utvecklade en ny syntetisk metod för att omvandla några yttre oktaedriska lager till Pb(OH) 2 för att skydda de återstående inre lagren från vatten. Tack vare Pb(OH) 2 som är olösligt i vatten. Genom att kontrollera det perifera lagret av oktaedrisk perovskitgeometri, forskargruppen syntetiserade reproducerbart en serie stavformade fluorescerande hybridperovskiter i både sura och basiska medier vid omgivande förhållanden i stor skala utan täckande ligander. Bandgapet är inställbart från det röda till himmelsblåa området med skarp emission. Blybromidperovskiterna är stabila mer än 6 månader i vatten utan strukturella förändringar.
"Alla viktiga teknologier som hjälper vårt samhälle att fungera korrekt är baserade på högpresterande halvledare, såsom Si-baserade solceller. Men perovskitmaterial har den fulla potentialen att ersätta Si-baserade enheter som är mycket dyra, " säger Dr Jana på School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST, studiens första författare. "Eftersom vår nya syntetiska metodik är mycket kostnadseffektiv, det kommer att sänka priset på perovskite solcellsenheter och andra optoelektroniska enheter, som skulle kunna vara lättillgängligt för ekonomiskt efterblivna länder."
Han lägger till, "Dessutom, den vattenstabila perovskiten kommer att användas i alla de områden där vatten är ett oundvikligt val för en viss studie."
"Vi tror att våra grundläggande och innovativa fynd kommer att hjälpa solcellssamhället att tillverka perovskitsolceller som skulle vara stabila i vatten, " säger ärade professor Kim. "Dessutom, den ljusa fluorescerande intensiteten hos bromid- och kloridbaserade perovskiter i vatten är mycket lovande för blixtanordningar i fast tillstånd."
Resultaten av denna forskning har publicerats i ACS Energibrev den 13 augusti, 2018. Dessutom, deras tidning har listats bland de mest lästa artiklarna för augusti månad i ACS Energibrev .
