Жидкие полииодиды моноалкиламмония для солнечных батарей

Лаборатория факультета материалов университета имени М.В. Ломоносова стала местом, где были тщательно изучены характеристики первых соединений нового уникального класса, который команда данной лаборатории открыла ранее. Отчет об экспериментах, позволивших рассекретить свойства жидких полииодидов моноалкиламмония опубликован в научном журнале Physical Chemistry Letters.

Обнаружение физиками этого класса соединений может привести к перевороту в области производства солнечных батарей из перовскита, площади которых не ограничены. Благодаря полииодидам метиламмония удалось разработать солнечные батареи, коэффициент полезного действия которых превышает 17% (отчет о данном изобретении был опубликован в научном издании Nature Nanotechnology). Ученые из МГУ своим последним исследованием доказали, что вещества из обнаруженного ими класса химсоединений могут генерироваться в результате функционирования солнечной батари, снижая время эксплуатации последней.

Заведующий лабораторией, синтезировавшей полииодиды метиламмония, Алексей Тарасов говорит, что эти соединения заинтересовали их не только своей химической простотой и легкостью синтеза, не только тем, что они идеально справляются с функцией реагента, в котором нуждается процесс создания светпоглощающего субстрата солнечной батареи, но и своими уникальными свойствами — они жидкие при комнатной температуре и способны на интенсивноу реагирование со свинцом. Реагирование полиидоидов метиламмония на металлическим свинец – это то, что и стало краеугольным камнем создания учеными алгоритмов получения основной составляющей солнечных батарей нового типа.

При более близком узучении было выяснено, что полииодиды метиламмония, вещества, обнаруженные исследователями в ходе их работы, одни из многих представителй громадного класса химсоединений, называемых полииодидами моноалкиламмония. Все представители класса обладают очень похожими характеристиками. Найденные соединения своим существованием опровергли утверждение, считавшееся практически аксиомой в научном мире: комнатная температура оставляет жидкими только полииодиды, имеющие большой катион, такие как тетраоктиламмоний.

Поиски объяснений столь низкой температуры полииодидов метиламмония привели команду лаборатории к новому решению: необходимо провести тщательное физико-химическое исследование системы, содержащей молекулы йода и иодида метиламмония. Система была заморожена и изучена. Оказалось, что при температуре замораживания в системе образуются четыре новых вида кристаллов доселе не известных науке. Объяснение особенностей плавления и устойчивость этих кристаллических структур стало возможным благодаря проведению сложного квантово-химического расчета, который и использовали ученые. Их результаты были оформлены в виде фазовой диаграммы системы, затем исследователи определили диапазон составов, заставляющих соединения оставаться в жидком состоянии.

Жидкие полииоиды моноалкиламмония могут порождать кристаллические структуры с раритетными оптическими и электронными характеристиками в низкотемпературных условиях, и это имеет огромное технологическое значение. Поэтому данная научная работа может стать спусковым моментом создания новаторского направления синтеза материалов из расплавов в условиях комнатной температуры.