Un chimiste de l'Université RUDN a découvert quatre nouveaux composés stables qui peuvent être obtenus dans la réaction de l'iode avec l'iodure de méthylammonium. L'utilisation de ces substances permettra la production de panneaux solaires à pérovskite sans réactifs toxiques et évitera les sous-produits lors de la fabrication. L'article est publié dans Le Journal des lettres de chimie physique .

Les pérovskites hybrides à base de plomb sont utilisées dans les cellules solaires modernes en tant que couche absorbant la lumière. Mais ils sont instables à l'humidité, et les technologies existantes nécessitent l'utilisation de solutions et de solvants toxiques. Cela complique la technologie et la rend potentiellement dangereuse.

La solution au problème pourrait être des méthodes sans solvant, C'est, l'utilisation de masses fondues plutôt que de solutions - par exemple, appliquer une masse fondue de polyiodure à un film mince de plomb métallique. Cependant, il existe peu d'études fiables sur la chimie des polyiodures. Les chercheurs ont étudié les propriétés du méthylammonium (CH 3 NH 3 ) et des composés d'iode pour trouver des variantes de composés utilisables dans la production de cellules solaires à pérovskite.

Les composés du système d'iodure de méthylammonium (MA) et d'iode fondent à température ambiante et forment des liquides ioniques, des fontes composées exclusivement d'ions. Ces liquides précurseurs peuvent être appliqués uniformément sur de grandes surfaces, portant la production industrielle de cellules solaires modulaires à base de pérovskites hybrides pour le marché commercial.

Les liquides à base de polyiodures ne fondent à température ambiante qu'en présence de gros cations organiques dans la composition. Le chimiste de l'Université RUDN Victor Khrustalev a expliqué cette différence par le fait que le cation méthylammonium a un grand moment dipolaire et est capable de former un grand nombre de liaisons hydrogène. Aux petites tailles de cations, cela conduit à une augmentation de l'entropie lors de la fusion, ce qui abaisse la température de fusion.

Sous certaines conditions, des cristaux de diverses compositions commencent à évoluer hors du liquide-MAI 2 , AMI 2,67 , AMI 4 et MAI 5.5 . Pour déterminer les conditions dans lesquelles il y a fusion, des scientifiques ont effectué un calcul théorique de l'enthalpie et de l'entropie de la formation de ces cristaux. Pour tous les composés sauf MAI 2 , la réaction d'obtention d'un composé à plus faible teneur en iode dépendait uniquement de l'apport d'entropie. Les hémistes ont expliqué que l'augmentation de l'enthalpie lors de la transition vers des composés à plus forte teneur en iode est due à l'affaiblissement de l'interaction des cations avec les anions en raison de la distribution d'une petite charge négative sur un grand anion polyiodure. Une augmentation similaire de l'entropie est due à la complexité des polyanions et à l'affaiblissement des liaisons entre eux.

Ces données thermodynamiques nous ont permis de définir et de généraliser les valeurs expérimentales des limites dans lesquelles le bain peut exister.

Les chimistes ont également découvert que de tels effets se produisent dans des composés similaires avec le cation formamidine (FA ⁺ =HC(NH 2 ) 2 ) et des polybromures. De plus, la composition mixte (MABr 3 ) 0,15 (FAI 3 ) 0,85 démontre des propriétés de liquide ionique de -40 à 80 °C. Un point de fusion aussi bas du précurseur est favorable à l'obtention de films minces de pérovskites hybrides mixtes qui présentent des propriétés d'absorption de lumière maximales.