|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Темплатный синтез и исследование свойств CH3NH3PbI3 в матрице анодного TiO2дипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Тарасов Алексей Борисович
- Автор: Белич Николай Андреевич
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2017
- Аннотация: Одним из наиболее бурно развивающихся направлений современной химии и наук о материалах является исследование гибридных органо-неорганических галогенидов со структурой перовскита с общей формулой ABX3, где A=Cs+, CH3NH3+, CH(NH2)2+; B = Sn2+, Pb2+; Х = Cl-, Br-, I- , и создание оптоэлектронных устройств на их основе. Эффективность солнечных ячеек на основе данных соединений – т.н. перовскитных солнечных ячеек – с момента их создания в 2009 году возросла с 3.8% до 22.1% в 2016 г и превысила эффективность фотоэлементов на основе поликристаллического кремния. При этом все слои перовскитной солнечной ячейки могут быть получены растворными методами, и их синтез не требует высокотемпературной обработки, что существенно снижает потенциальную стоимость устройств в сравнении с классическими кремниевыми солнечными ячейками. В перовскитной солнечной ячейке поглотитель света, как правило, находится между n- и p-проводящими слоями. В настоящий момент наиболее эффективным материалов для n-проводящего контакта является мезопористый массив наночастиц диоксида титана, в поры которого инфильтрован перовскит, что обеспечивает большую площадь контакта между слоями и повышает эффективность транспорта носителей заряда. При этом существуют альтернативы мезопористому TiO2, например, массивы нанотрубок анодного диоксида титана, которые отличаются от наночастиц лучшими транспортными свойствами и возможностью повысить стабильность устройства за счёт изоляции поглотителя света от окружающей среды внутри двумерных пор TiO2. В настоящий момент не описаны методы, позволяющие добиться полного заполнения пор анодного TiO2 перовскитом и плотнейшего контакта между поглотителем света и диоксидом титана. Целью данной работы был поиск подходов к получению композита CH3NH3PbI3/анодный TiO2, характеризуемого полным заполнением пор диоксида титана. В данной работе был предложен новый подход для плотнейшего заполнения пор анодного диоксида титана перовскитом – электрохимическое осаждение металлического свинца в поры TiO2 с последующей конверсией свинца в CH3NH3PbI3, при которой плотное заполнение пор достигается за счёт увеличения мольного объёма вещества в порах в ходе конверсии. Морфология, фазовый состав и оптические свойства материалов были изучены методами растровой электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и УФ-видимой спектроскопии. В рамках работы на титановой фольге и прозрачных проводящих субстратах получены упорядоченные массивы нанотрубок анодного диоксида титана различной геометрии (длина трубок от 300нм до 2 мкм, диаметр трубок от 40 до 120 нм). Методом электрохимического осаждения в импульсном гальваностатическом режиме получены композиты анодный TiO2/Pb c металлическим свинцом, заполняющим поры TiO2. Обработкой плёнок TiO2/Pb в парах CH3NH3I, а также в растворе CH3NH3I в изопропиловом спирте получены композиты CH3NH3PbI3/TiO2. Также были собраны пробные перовскитные солнечные ячейки на основе композита CH3NH3PbI3/TiO2. В результате работы были подобраны условия контролируемого электрохимического осаждения Pb в матрицу анодного TiO2. Предложен не описанный ранее метод прямой конверсии металлического свинца в CH3NH3PbI3. Совокупность данных методов позволяет создавать композиты CH3NH3PbI3/ анодный TiO2 с полным заполнением пор диоксида титана.
- Добавил в систему: Тарасов Алексей Борисович