Фотохимическая стабильность PbI2 и PbBr2 компонентов перовскитных солнечных элементов: оптические и XPS спектры и DFT расчеты

Фотохимическая деградация галогенидов свинца PbI₂ и PbBr₂, используемых при синтезе перовскитных солнечных элементов исследовалась методами оптической и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) и первопринципных зонных расчетов. Установлено, что для PbI₂ после 200 ч светового облучения наблюдается значительное снижение оптического поглощения и выделение металлического свинца, что указывает на фотохимическую деградацию этого галогенида вследствие разложения на Pb-металл и газообразный йод: PbI₂ → Pb+I_2↑. С другой стороны, обнаружено, что оптические и XPS спектры PbBr₂ не изменяются до 1000 часов воздействия видимого света. Согласно расчетам методом теории функционала плотности, энергии образования металлических и галогенидных вакансий для PbBr₂ оказались выше, чем для PbI₂, что подтверждает его более высокую устойчивость к облучению видимым светом. Полученные результаты позволяют рекомендовать использовать избыток PbBr₂ в прекурсоры MAPbI₃ (CH₃NH₃PbI₃) не только для уменьшения плотности дефектов и увеличения времени жизни и эффективности носителей, но также для повышения фотохимической стабильности перовскитых солнечных элементов.