Sinteza organsko-anorganskih hibridnih halogenid perovskitovRepič, Barbara (Avtor) Marinšek, Marjan (Mentor) sintezaperovskithibridCH3NH3PbI3XRDMed nastajajočimi fotovoltaičnimi tehnologijami je veliko pozornosti namenjene perovskitnim sončnim celicam. Presenetile so z neverjetno hitrim izboljšanjem učinkovitosti, ki je iz 2% v letu 2006 zrastla na več kot 20% v letu 2015. Poleg razpoložljivosti surovin je njihova nabavna vrednost nižja od običajnih silicijevih sončnih celic. Aktivna plast za absorpcijo svetlobe teh sončnih celic je 3D hibriden organsko-anorganski perovskitni material s kemijsko formulo ABX3. Ti materiali imajo izjemne lastnosti za fotovoltaične aplikacije kot so ustrezna širina prepovedanega pasu, visok absorpcijski koeficient, visoka mobilnost naboja in preprosto tvorbo plasti z nizkotemperaturni postopki nanašanja. Večinoma se v perovskitnih sončnih celicah uporablja metilamonijev svinčev halogenidni perovskit CH3NH3PbX3, X = Br, I. Tehnologija perovskitnih sončnih celic je kljub številnim izboljšavam še vedno v zgodnjih fazah komercializacije zaradi pomislekov glede stabilnosti in toksičnosti svinca. Za voljo tega se preučujejo tudi številne druge sestave organsko-anorganskih perovskitov. S spreminjanjem kationov in anionov se lahko enostavno spreminja kristalno strukturo in posledično tudi optične in elektronske lastnosti materiala. Smernice za izbor ionov z ustreznimi velikostmi radijev glede na kubično simetrijo, ki zagotavlja optimalne lastnosti za uporabo v fotovoltaiki, predstavljata tolerančni in oktaedrični faktor. V tem magistrskem delu se je na podlagi razpoložljivih podatkov iz literature najprej proučil sintezni postopek CH3NH3PbI3 perovskita. Sinteza poteka v dveh delih - s predhodno sintezo organskega halogenida, ki mu sledi mešanje le-tega z anorganskim halogenidom v ustreznem topilu. Z žarjenjem tako pripravljene prekurzorske raztopine se izkristalizira želen produkt. Ključni parametri pri sintezi so molarno razmerje reaktantov, izbor topila in vpliv vlage. CH3NH3PbI3 perovskit je nastal v treh različnih topilih - GBL, DMF in DMSO, s prisotnimi sekundarnimi fazami le v zadnjem primeru. Sinteza je bila uspešna tako pri stehiometrijskem razmerju reaktantov kot tudi pri uporabi pribitka PbI2. Na meritvah rentgenske praškovne difrakcije ni bilo vidnih razlik. Vse sinteze so bile opravile le pri atmosferskih pogojih. Po uspešni sintezi CH3NH3PbI3 se je na podlagi tolerančnih in oktaedričnih faktorjev izbralo še 24 spojin, ki v teoriji lahko tvorijo perovskitno kristalno strukturo. Za sintezo teh perovskitov se je uporabila prekurzorska raztopina v GBL s 40 ut.% reaktantov v stehiometrijskem razmerju. Večina izhodnih spojin je topnih v izbranem topilu z izjemo hidrazinijevega in imidazolijevega jodida ter vsi anorganski bromidi in kloridi. Za topnost PbI2 je bila potrebna prisotnost organskega halogenida. Sinteze želenih perovskitov so bile neuspešne v primeru neuspešne priprave reaktantov. Uporaba enakega sinteznega postopka za perovskite s hidrazinijevim ionom se je izkazala kot neuspešna, saj so nastali le amorfni in razgradni produkti. Podobno je bilo pri perovskitih, ki vsebujejo stroncij in kalcij. Sinteza bromidnih in kloridnih perovskitov je v nekaterih vzorcih bila uspešna kljub netopnosti reaktantov.20192019-09-27 11:15:07Magistrsko delo/naloga111314VisID: 4471COBISS_ID: 1538443715sl