Фотоэлектрические устройства на основе галогенидных перовскитов: предпосылки, современное состояние и перспективы

Фотоэлектрические устройства на основе органо-неорганических свинцовых галогенидных перовскитных материалов демонстрируют быстрый рост эффективности солнечных элементов, всего примерно за десятилетие превысив максимальные значения эффективности полупроводниковых соединений, таких как CdTe и CIGS (селенид меди, индия и галлия), применяемых в солнечных элементах. Получение перовскитов простыми и недорогими растворными методами свидетельствует об огромном потенциале этой тонкоплёночной солнечной энергетики как недорогой альтернативы современным коммерчески доступным фотоэлектрическим технологиям. В последнее время достигнут значительный прогресс практически во всех аспектах создания перовскитных солнечных элементов, а также обнаружены некоторые исключительно интересные свойства таких гибридных перовскитов. В данном обзоре рассматриваются основы, последние достижения исследований, современное состояние и перспективы фотоэлектрических устройств на основе перовскитов; особое внимание уделено стратегиям повышения как внутренней, так и внешней (обусловленной воздействием окружающей среды) стабильности высокоэффективных устройств. Обсуждаются стратегии и проблемы композиционной инженерии структуры гибридных перовскитов, включая возможности разработки полностью неорганических и бессвинцовых перовскитных материалов. С учётом новейших передовых исследований описываются перспективы промышленной реализации фотоэлектрических и оптоэлектронных устройств на основе перовскитов, включая нефотоэлектрические применения, такие как детекторы рентгеновского излучения и устройства формирования изображений. Помимо перечисленных основных тем, в качестве вводной части мы также рассматриваем историю нашего знакомства с перовскитными материалами и их первое применение в солнечных элементах, что должно вдохновить молодых исследователей в области химии и физики на поиск и решение сложных междисциплинарных научных задач посредством взаимодействия академической науки и промышленности.