Sinteza in karakterizacija mešanih organo-kovinskih perovskitnih materialovSimčič Zuljan, Ana (Avtor) Skalar, Tina (Mentor) perovskitorgano-kovinskisintezaXRDobstojnostPoraba električne energije od začetka industrijske revolucije vztrajno narašča. Ker so zaloge fosilnih goriv omejene, se raziskovalci usmerjajo v iskanje novih, alternativnih virov, predvsem obnovljivih. Glede na podatek, da lahko Sonce v enem dnevu proizvede več energije, kot jo človeštvo porabi v enem letu, je presenetljivo da ta vir energije ni pogosteje uporabljen. Razlog za to so previsoki stroški proizvodnje glede na nizke izkoristke pretvorbe električne energije, ki jo dosegajo silicijeve sončne celice. Zato strokovnjaki na fotovoltaičnem področju raziskujejo nadomestke silicijevih sončnih celic. Eden od bolj obetavnih alternativ so perovskitni materiali. Prvič so bili predlagani v fotovoltaične namene šele leta 2006, od takrat pa je njihova učinkovitost narasla od 2,2 % do 25,5 % v letu 2020. Absorpcijsko plast v perovskitni sončni celici sestavljajo 3D mešani organsko-anorganski perovskiti s splošno formulo ABX3. Najbolj raziskan in uporabljen je trenutno metilamonijev svinčev jodid, CH3NH3PbI3, vendar se zaradi strupene narave svinca raziskuje uporaba drugih kovin. Poleg kovine se lahko menja organski kation na A mestu ter halogenidni anion X. S spreminjanjem ionov se spreminja kristalna struktura, kar vpliva na električne in optične lastnosti materiala. Niso pa vsi perovskiti primerni za sončne celice. Parametra, ki določata ali bo nek perovskit uporaben v fotovoltaiki ali ne, sta tolerančni in oktaedrični faktor. V magistrski nalogi smo se osredotočili na sintezo in karakterizacijo mešanih organsko-anorganskih perovskitov, ki imajo na anionskem mestu jodidni ion. Po pregledu ustrezne literature ter izračunu tolerančnih in oktaedričnih faktorjev, s katerimi smo preverili, da pride do tvorbe idealne kubične strukture, je sledila sinteza petih različnih perovskitov. Sinteza je potekala v dveh delih, in sicer smo najprej pripravili organski del, v drugem delu pa smo tega raztopili skupaj z anorganskim jodidom v izbranem topilu. Štirje od pripravljenih perovskitov so imeli na A mestu metilamonijev jodid, za raztapljanje pa smo uporabili topilo GBL. Zadnji sintetiziran perovskit je imel na mestu A mešan kation, sestavljen iz formamidinijevega in cezijevega jodida, kot topilo pa smo uporabili mešanico DMF in DMSO. Pripravljene perovskite smo okarakterizirali s pomočjo rentgenske praškovne difrakcije, difrakcije monokristala ter optične mikroskopije. Tistim perovskitom, ki so bili uspešno sintetizirani, pa smo preverili še UV ter termično obstojnost. XRD analiza je pokazala, da smo uspešno sintetizirali oba organska prekurzorja, MAI ter FAI. Od perovskitov pa smo dobili željen produkt le pri sintezi MAPbI3. Pri kositrovem analogu se je v strukturo vrinil Br, pri Ca in Cd perovskitu pa smo imeli precej težav že s samo sintezo, zato smo jo morali nekako prilagoditi. Nov način sušenja je rezultiral v perovskitni strukturi MACdI3, medtem ko je pri Ca analogu nastala nova, še neraziskana spojina. Tej spojini smo s pomočjo difrakcije monokristala uspešno določili kristalno strukturo. Pri sintezi FA0,83Cs0,17PbI3 pa nismo dobili homogenega perovskita, temveč je produkt vseboval dve fazi.20222022-10-19 08:20:00Magistrsko delo/naloga142070VisID: 21983COBISS_ID: 134282499sl