Jo tungere, jo bedre - overlegen stabilitet i isotopfunktionaliserede perovskitter

Organisk-uorganisk hybrid blyiodidperovskiter er universelt anerkendt som meget lovende fotovoltaiske (PV) materialer. Mens enestående PV-ydelse løbende rapporteres, at manipulere disse hybride perovskitter for ekstraordinære optoelektroniske egenskaber med en større iboende strukturel stabilitet bliver en voksende opmærksomhed. Den bløde natur af organisk-uorganiske halogenidperovskitter gør deres gitter særligt indstillelige til eksterne stimuli såsom tryk, tilbyder en effektiv måde at ændre deres struktur til ekstraordinære optoelektroniske egenskaber. Imidlertid, Disse bløde materialer har i mellemtiden en generel egenskab, at selv et meget mildt tryk vil føre til skadelig gitterforvrængning og svække den kritiske lys-stof-interaktion, derved udløser ydeevneforringelsen.

Et internationalt forskerhold ledet af videnskabsmænd fra Center for højtryksvidenskab og teknologisk avanceret forskning (HPSTAR) har rapporteret om en omfattende højtryksisotopundersøgelse af hybridperovskitter. Til deres overraskelse, de observerede, at den trykdrevne gitterforstyrrelse kan undertrykkes betydeligt via brintisotopeffekt, hvilket er afgørende for bedre optiske og mekaniske egenskaber, som tidligere var uopnåelige. Ved in situ neutron/synkrotron-baseret analyse og optiske karakteriseringer, en bemærkelsesværdig fotoluminescens (PL) forbedring med tre gange er overbevist i deutereret CD ₃ ND ₃ PbI ₃ , som også viser meget større strukturel robusthed med bibeholdbar PL efter høj-peak-tryk kompression-dekompression cyklus.

Forskerne foreslog også en forståelse på atomniveau af den stærke sammenhæng mellem det organiske subgitter og den oktaedriske ramme af blyjodid og den strukturelle fotonik, hvor den mindre dynamiske CD ₃ ND ₃ ⁺ kationer er afgørende for at opretholde den langtrækkende krystallinske orden gennem steriske og Coulombiske interaktioner. Ud over, resultatet af enhedsrelaterede undersøgelser viser cd'en ₃ ND ₃ PbI ₃ -baseret solcelle har sammenlignelig fotovoltaisk ydeevne som en CH ₃ NH ₃ PbI ₃ -baseret enhed, men udviser betydelig langsommere nedbrydningsadfærd, repræsenterer således et paradigme ved at foreslå isotopfunktionaliserede perovskitmaterialer for bedre materialer-by-design og mere stabil fotovoltaisk anvendelse.