Золото исчезает…

25.12.2017

Найдена причина быстрого разрушения революционных солнечных элементов

На факультете Наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова раскрыт механизм деградации под действием ультрафиолетового облучения золотых электродов в перовскитных элементах солнечных батарей.

Солнечные элементы на основе органо-неорганических материалов со структурой перовскита —новый класс устройств, способных под действием света вырабатывать электрический ток. Со времени создания первого прототипа перовскитного солнечного элемента в 2009 году его эффективность возросла в несколько раз и на сегодняшний день достигает 22,6% (для сравнения: КПД кремниевых солнечных элементов  10 – 15%).

Высокая эффективность, низкая стоимость и нетоксичность производства делают перовскитные солнечные элементы серьёзными конкурентами широко используемым в настоящее время кремниевым. Кроме того, перовскитные элементы позволяют создавать тонкие и гибкие солнечные батареи!

Механизм деградации золотого электрода при его взаимодействии с агрессивным полийодидным расплавом, формирующимся из продуктов разложения перовскита под ультрафиолетом
Механизм деградации золотого электрода при его взаимодействии с агрессивным полийодидным расплавом, формирующимся из продуктов разложения перовскита под ультрафиолетом

Однако, перовскитные солнечные элементы малостабильны: наиболее уязвимым у них является непосредственно сам светопоглощающий перовскитный материал. Выяснилось, что он крайне чувствителен к влажности, высоким температурам и ультрафиолету.

Учёные МГУ установили, что причиной деградации перовскитных элементов может служить разрушение золотого электрода. На него начинают воздействовать продукты фотохимического разложения перовскита с образованием многокомпонентных йодоауратов (соединений золота с йодом).

Во всём оказались виноваты полийодиды, открытые в МГУ только в этом году: соединения этого класса как раз и превращают слой металлического свинца в перовскит.

Выяснилось, что агрессивные полийодидные расплавы могут формироваться  в процессе фотохимического разложения перовскита и интенсивно реагировать с золотом, образуя побочное соединение (MA)2Au2I6.

«Локальное образование полийодидного расплава при УФ-индуцированной деградации перовскита — критический фактор с точки зрения химической стабильности не только электродов, но и органических дырочно-проводящих слоёв, находящихся, как правило, между электродом и светопоглощающим материалом.

Поэтому золото в перовскитных солнечных элементах уже не может считаться самым подходящим электродным материалом» — рассказал руководитель исследования, кандидат химических наук Алексей Тарасов, заведующий лабораторией Новых материалов для солнечной энергетики факультета Наук о материалах МГУ.

Металлическое золото активно реагирует с полийодидным расплавом MAI-nI2, образуя фазу (MA)2Au2I6 чёрного цвета
Металлическое золото активно реагирует с полийодидным расплавом MAI-nI2, образуя фазу (MA)2Au2I6 чёрного цвета

Вместо золота учёные МГУ предлагают использовать значительно менее дорогостоящие углерод или медь.

Исследование было поддержано группой Компаний «ЕвроСибЭнерго» — индустриальным партнёром факультета Наук о материалах МГУ, и проходило в сотрудничестве с Федеральной политехнической школой в Лозанне (Швейцария). Его результаты опубликованы в Journal of Materials Chemistry A.

http://rusplt.ru/umnaya-rossiya/zoloto-ischezaet-32112.html