2D i kvazi-2D perovskiti: od ciljanog strukturnog dizajna do poboljšane učinkovitosti i stabilnosti
Glavni istraživač
Hibridni 3D perovskiti trenutno predstavljaju jedno od najaktivnijih polja istraživanja zbog ogromnog potencijala u solarnim ćelijama i svjetlosnim diodama. Performanse perovskitnih solarnih ćelija rasle su strelovitom brzinom, dostižući učinkovitosti veće od 23%. No, njihova komercijalizacija trenutno je sputana uslijed nedovoljne stabilnoti. Alternativa 3D perovskitima nedavno je predložena: na pitanje nedovoljne stabilnosti mogu odgovoriti perovskiti niže dimenzionalnosti, konkretno 2D Ruddlesden-Popper (A2A'n-1BnX3n+1) i Dion-Jacobson (AA'n-1BnX3n+1) perovskti gdje je A' je manji organski kation koji može formirati 3D perovskitni sloj, B je dvovalentni metal, najčešće Pb2+, X=I- ili Br-, n je debljina anorganskog perovskitnog slojeva, A je veliki organski kation, tkz. razmaknica ili spacer). Perovskiti nižih dimenzija mogu se smatrati kao samo-slagajuće višestruke kvantne jame, gdje su eksitoni ograničeni na anorganske „jame“ a organske razmaknice služe kao potencijalne barijere. Zbog njihove specifične strukture ovi materijali omogućuju jednostavno ugađanje ciljanih optičkih svojstava i veću stabilnost u odnosu na 3D analoge no, s druge strane, zadovoljavajuća učinkovitost nije postigunta, ponajviše zbog nedovoljnog razumijevanja odnosa kemijskog sastava, strukturnih značajki i rezultirajućih svojstava. Zbog toga je izuzetno važno primjeniti sinergijski pristup, kombinacijom eksperimentalnih istraživanja i teorijskih proračuna, koji će brže i djelotvornije ispitivati odnos između kemijskog/kristalnog inženjeringa i rezultirajućih svojstava. Takav pristup rasvjetljavjetliti će međuigru između jedinstvenih fizičkih svojstava 2D i kvazi-2D perovskita (eksitonska svojstva, elektron-fonon vezanje, i sl..), odabira perovskitnih građevnih jedinica, rezultirajuće kristalne strukture i orijentacije, optičkih svojstva te, konačno, poboljšanih optoelektričnih performansa solarnih ćelija i svjetlosnim diodama sastavljenih od 2D i kvazi-2D perovskita.