Un químico de la Universidad de la RUDN ha descubierto cuatro nuevos compuestos estables que se pueden obtener en la reacción del yodo con yoduro de metilamonio; el uso de estas sustancias permitirá la producción de paneles solares de perovskita sin reactivos tóxicos y evitará subproductos durante la fabricación. El artículo se publica en The Revista de letras de química física .

Las perovskitas híbridas a base de plomo se utilizan en las células solares modernas como capa absorbente de luz. Pero son inestables a la humedad, y las tecnologías existentes requieren el uso de soluciones y solventes tóxicos. Esto complica la tecnología y la hace potencialmente peligrosa.

La solución al problema podría ser métodos sin disolventes, es decir, el uso de fundidos en lugar de soluciones, por ejemplo, aplicando una masa fundida de poliyoduro a una fina película de plomo metálico. Sin embargo, Hay pocos estudios fiables de la química de los poliyoduros. Los investigadores estudiaron las propiedades del metilamonio (CH ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ ) y compuestos de yodo para encontrar variantes de compuestos adecuados para su uso en la producción de células solares de perovskita.

Los compuestos del sistema yoduro de metilamonio (MA) y el yodo se funden a temperatura ambiente y forman líquidos iónicos, fundidos que están compuestos exclusivamente por iones. Estos líquidos precursores se pueden aplicar uniformemente a grandes superficies, llevar la producción industrial de células solares modulares basadas en perovskitas híbridas para el mercado comercial.

Los líquidos basados ​​en poliyoduros se funden a temperatura ambiente solo en presencia de grandes cationes orgánicos en la composición. El químico de la Universidad RUDN, Victor Khrustalev, explicó esta diferencia por el hecho de que el catión metilamonio tiene un gran momento dipolar y es capaz de formar una gran cantidad de enlaces de hidrógeno. En tamaños de cationes pequeños, esto conduce a un aumento de la entropía durante la fusión, lo que reduce la temperatura de fusión.

Bajo ciertas condiciones, cristales de diversas composiciones comienzan a evolucionar del líquido — MAI ₂ , MAI _2,67 , MAI ₄ и MAI _5.5 . Para determinar las condiciones en las que se produce una fusión, Los científicos han realizado un cálculo teórico de la entalpía y la entropía de la formación de estos cristales. Para todos los compuestos excepto MAI ₂ , la reacción de obtener un compuesto con menor contenido de yodo dependía únicamente del aporte de entropía. Los hemistas explicaron que el aumento de la entalpía durante la transición a compuestos con un mayor contenido de yodo se debe al debilitamiento de la interacción de los cationes con los aniones debido a la distribución de una pequeña carga negativa en un anión poliyoduro grande. Un aumento similar en la entropía se debe a la complejidad de los polianiones y al debilitamiento de los enlaces entre ellos.

Estos datos termodinámicos nos permitieron definir y generalizar los valores experimentales de los límites en los que puede existir la masa fundida.

Los químicos también han descubierto que tales efectos ocurren en compuestos similares con el catión formamidina (FA ⁺ =HC (NH ₂ ) ₂ ) y polibromuros. Es más, la composición mixta (MABr ₃ ) _0,15 (FAI ₃ ) _0,85 Demuestra propiedades de líquido iónico de -40 a 80 ° C. Un punto de fusión tan bajo del precursor es favorable para obtener películas delgadas de perovskitas híbridas mixtas que demuestran propiedades máximas de absorción de luz.