Перовскиты на основе свинца уже привлекли большое внимание как перспективные материалы для недорогих и высокоэффективных солнечных элементов. Однако внутренняя нестабильность и токсичность свинца (Pb) вызвали серьезные опасения по поводу жизнеспособности перовскитов на основе Pb, препятствуя широкомасштабной коммерциализации солнечных элементов и аналогичных устройств на основе этих материалов. В качестве альтернативного решения недавно были предложены перовскиты, не содержащие Pb, для борьбы с токсичностью свинца? на основе перовскитов, но от них мало пользы из-за более низкой эффективности.

Недавнее исследование, проведенное профессором Тхэ Хек Квоном из Школы естественных наук Университета, сделало важный шаг к разработке нового поколения солнечных элементов с использованием бессвинцовых перовскитов. Было продемонстрировано, что новый перовскитный материал, обладающий многообещающими электронными свойствами, функционирует в качестве регенератора заряда с помощью солнечных элементов, сенсибилизированных красителем, что повышает общую эффективность и стабильность. Результаты, опубликованные в ноябрьском выпуске журнала Advanced Materials за 2018 год, откроют новые возможности для применения бессвинцовых перовскитов в солнечных элементах.

Среди различных альтернатив свинцу исследовательская группа использовала вакансию?заказал двойной перовскит (Cs2SnI6). Несмотря на их многообещающие перспективы, поверхностные состояния Cs2SnI6 и их функции остаются в значительной степени неясными. Таким образом, необходимо всестороннее исследование, чтобы уточнить эти особенности Cs2SnI6 для будущего проектирования устройств на основе Cs2SnI6?.

В рамках этой работы команда исследовала механизм переноса заряда Cs2SnI6 с целью прояснения функции его поверхностного состояния. Для этой цели была разработана 3-электродная система для наблюдения за переносом заряда через поверхностное состояние Cs2SnI6. Циклическая вольтамперометрия и анализ Мотта-Шоттки также использовались для исследования состояния поверхности Cs2SnI6, потенциал которого связан с его запрещенной зоной.

Их анализ показал, что поверхностное состояние Cs2SnI6 обладает высокой окислительно-восстановительной активностью и может эффективно заряжаться / разряжаться в присутствии окислительно-восстановительных медиаторов йодида. Кроме того, подготовка системы регенерации заряда на основе Cs2SnI6 подтвердила, что перенос заряда происходил через поверхностное состояние Cs2SnI6.

"В случае Cs2SnI6 перенос заряда происходил через поверхностное состояние Cs2SnI6", - говорит Хен Шин в объединенном MS. / Ph.Степень доктора химии в UNIST. "Это поможет в разработке будущих электронных и энергетических устройств с использованием перовскитов, не содержащих свинца".

Основываясь на этой стратегии, исследовательская группа разработала гибридные солнечные элементы, используя регенератор заряда на основе Cs2SnI6 ? для солнечных элементов, сенсибилизированных органическими красителями (DSSC). Такие солнечные элементы генерируют электрический ток в процессе, когда окисленный органический краситель возвращается в исходное состояние.

"Из-за большого количества электрических зарядов в органических красителях, которые демонстрируют высокую связь с поверхностным состоянием Cs2SnI6, было произведено больше электрического тока", - говорит Бен Ман Ким с химического факультета UNIST, другой ведущий автор этого исследования. "Следовательно, Cs2SnI6 демонстрирует эффективную передачу заряда с термодинамически благоприятным уровнем акцептора заряда, достигая увеличения плотности фототока на 79% по сравнению с обычным жидким электролитом".

Это исследование привлекло значительное внимание исследователей, поскольку в нем изучался механизм переноса заряда Cs2SnI6 с целью выяснения функции его поверхностного состояния. Их результаты показывают, что состояние поверхности Cs2SnI6 является основным путем переноса заряда в присутствии окислительно-восстановительного медиатора и должно учитываться при будущих разработках устройств на основе Cs2SnI6 ?.