Определение фотохимической устойчивости гибридных перовскитных солнечных элементов по рентгеновским фотоэлектронным спектрам

Определение фотохимической устойчивости гибридных перовскитных солнечных элементов по рентгеновским фотоэлектронным спектрам

 

Э.З. Курмаев1, И.С. Жидков1,2, Л.Д. Финкельштейн1, А.И. Потеряев1, А.Ф. Акбулатов3, П.А. Трошин3

1Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
3Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия

 

Развит метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) для определения устойчивости гибридных перовскитов типа APbI3 (A = MA-methylammomium (CH3NH3), FA-formamidinium (CH(NH2)2) и Cs) к облучению видимым светом. Установлено, что измерения тонкой структуры, энергетического положения и относительной интенсивности XPS спектров остовных уровней и валентных полос позволяют контролировать разложение органических катионов и формирование PbI2-дефектов, ответственных за деградацию гибридных перовскитов. Показано, что замена A-катиона MA → FA → Cs повышает фотохимическую устойчивость гибридных перовскитов.

 

Рис. 1. XPS валентные спектры гибридного перовскита CH3NH3PbI3, нормированные на XPS Pb 4d, которые показывают резкое уменьшение I 5p:Pb 4d при облучении видимым светом в течение 500 часов за счет выделения PbI2-фазы как продукта фотохимической деградации.

 

  1. XPS evidence of degradation mechanism in CH3NH3PbI3 hybride perovskite [Текст] / I.S. Zhidkov, A.I. Poteryaev, A.I. Kukharenko, L.D. Finkelstein, S.O. Cholakh, A.F. Akbulatov, P.A. Troshin, C-C. Chueh, E.Z. Kurmaev // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2020. — V. 32. — P. 95501—95507.
  2. Influence of Ion Migration from ITO and SiO2 Substrates on Photo and Thermo Stability of СH3NH3SnI3 Hybrid Perovskites [Текст] / I.S. Zhidkov, D.W. Boukhvalov, A.I. Kukharenko, L.D. Finkelstein, S.O. Cholakh, A.F. Akbulatov, E. JoséJuarez-Perez, P.A. Troshin, E.Z. Kurmaev // Journal of Physical Chemistry C. — 2020. — V. 124. — P. 14928—14934.
  3. Thermal Effects and Halide Mixing of Hybrid Perovskites: MD and XPS Studies [Текст] / D.W. Boukhvalov, I.S. Zhidkov, A.F. Akbulatov, A.I. Kukharenko, S.O. Cholakh, K.J. Stevenson, P.A. Troshin, E.Z. Kurmaev // The Journal of Physical Chemistry A. — 2020. — V. 124. — P. 135—140.
  4. Light or Heat: What is killing Lead Halide Perovskites under Solar Cell Operation Conditions? [Текст] / A.F. Akbulatov, L.A. Frolova, N.N. Dremova, I. Zhidkov, V.M. Martynenko, S.A. Tsarev, S.Yu. Luchkin, E.Z. Kurmaev, S.M. Aldoshin, K.J. Stevenson, P.A. Troshin // Journal of Physical Chemistry Letters. — 2020. — V. 11. — P. 333—339.
  5. XPS spectra as a tool for studying photochemical and thermal degradation in APbX3 hybrid halide perovskites. [Текст] / I.S. Zhidkov, D.W. Boukhvalov, A.F. Akbulatov, L.D. Finkelstein, A.I. Kukharenko, S.O. Cholakh, C-C. Chueh, P.A. Troshin, and E.Z. Kurmaev // Nano Energy. — 2021. — V. 79. — P. 105421 — 105430.