ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ В ПЕРОВСКИТНОМ СОЛНЕЧНОМ ЭЛЕМЕНТЕ

Аннотация

Введение. Одним из видов зеленых возобновляемых источников энергии является солнечная энергетика, которая считается экологически чистой. Солнечная энергетика представляет собой обширную область со многими направлениями, среди которых перовскитная фотовольтаика считается одной из наиболее перспективных направлений. Несмотря на то, что эффективность преобразования солнечной энергии уже достигла более 25%, имеются ряд препятствий в использованиях перовскитных солнечных элементов, одним из которых является низкая устойчивость к внешним факторам деградации. Целью данной работы было исследование деградации поверхности тонкой пленки перовскита CH₃NH₃PbI_3-xCl_x под действием внешних воздействий, таких как атмосферной влага и свет. Полное понимание влияния внешних факторов при изготовлении каждого функционального слоя считается наиболее важным для обеспечения стабильности перовскитного солнечного элемента. Метод. Для исследования поверхности CH₃NH₃PbI_3-xCl_x использовали сканирующий электронный микроскоп Quanta 200i 3D, FTIR-спектроскопию типа ФСМ 2203, спектроскопия комбинационного рассеяния с использованием спектрометра Solver Spectrum 600/600 и оптическую абсорбцию QEX-10. С помощью спектроскопии возможно было наблюдать деградацию и сопутствующую эволюцию молекулярной структуры внутри слоя перовскита. Результаты. В исследовании было показано, что деградация функционального слоя перовскита протекает по-разному в зависимости от действующего фактора, присутствующего в окружающей атмосфере и при процессе деградации кристаллической структуры перовскита образуются новые химические связи. После воздействия атмосферы и света ухудшаются качественные характеристики оптических параметров фотопреобразователя, что приводит к разрушению функционального слоя перовскита за счет гидратационной деградации и механизма депротонирования. Механизм деградации может быть инициирован разрывом йодидных связей. Выявлены сильные изменения интенсивности поглощения характеристических частот, соответствующих функциональным группам NH и CH на частотах 3132 1/см и 3179 1/см. Обсуждение. В этой работе представлен подход к изучению структурной стабильности отдельного функционального слоя перовскита с целью разработки альтернативных концепций изготовления стабильных и устойчивых перовскитных солнечных элементов.