Formamidiniumiodid (FAI), identifiziert unter der CAS-Nummer 879643-71-7, hat sich als Schlüsselmaterial in der Weiterentwicklung der Solarenergietechnologie etabliert. Seine einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften machen es zu einer bevorzugten Wahl gegenüber früheren Materialien wie Methylammonium-Bleiiodid (MAPbI3) für die Entwicklung leistungsstarker Perowskit-Solarzellen (PSCs). Die Erforschung effizienter und stabiler PSCs hängt maßgeblich vom Verständnis und der Nutzung der Eigenschaften von FAI ab.

Einer der Hauptvorteile von Formamidiniumiodid ist sein Beitrag zur Erzielung niedrigerer Bandlücken in Perowskit-Absorberschichten. Dies ist entscheidend für die Maximierung der Absorption des Sonnenspektrums und damit für die Steigerung der Gesamteffizienz von Solarzellen. Forscher arbeiten kontinuierlich an Formamidiniumiodid-Perowskit-Solarzellen, um dieses Potenzial voll auszuschöpfen. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern weisen FAI-basierte Perowskite auch eine verbesserte Umweltstabilität auf, ein kritischer Faktor für die Langlebigkeit und kommerzielle Rentabilität von Solartechnologien.

Der Weg mit FAI ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Die Haupthürde ist die intrinsische Instabilität seiner lichtaktiven schwarzen Phase, bekannt als α-FAPbI3. Diese Phase kann sich leicht in eine nicht-Perowskit-, inaktive gelbe Phase, bezeichnet als δ-FAPbI3, umwandeln, wenn sie Feuchtigkeit, Hitze oder sogar lang anhaltendem Licht ausgesetzt ist. Daher liegt ein erheblicher Fokus auf dem Gebiet auf der Stabilisierung der Alpha-FAPbI3-Phase.

Um dies zu überwinden, wenden Wissenschaftler ausgeklügelte Strategien in der Zusammensetzungstechnik für Perowskite an. Dies beinhaltet die sorgfältige Auswahl und Einbringung verschiedener Elemente oder Verbindungen in die FAI-Struktur, um ihre inhärente Stabilität zu verbessern. Beispielsweise sind Studien zur Defektkontrolle in FAPbI3 unerlässlich. Durch die Minimierung oder Minderung der Bildung intrinsischer Defekte wie Iod-Vakanzen oder Zwischengitteratome kann die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Phasenumwandlungen erheblich verbessert werden. Diese Defekte können als Keimbildungszentren für die unerwünschte δ-Phase fungieren und den Abbauprozess beschleunigen.

Darüber hinaus haben Forschungen zum A-Site-Doping für Perowskite und zum B-Site-Doping in FAPbI3 vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Die Einführung spezifischer Kationen, wie Cäsium (Cs) oder sogar Lanthanoidionen, kann die Gitterdynamik und die chemische Bindung innerhalb der Perowskitstruktur verändern und somit die α-Phase kinetisch und thermodynamisch stabilisieren. Zum Beispiel ist das Dotieren von Perowskit-Materialien mit Lanthanoidionen ein aktives Forschungsgebiet, das darauf abzielt, robustere FAI-Strukturen zu schaffen.

Ziel ist es, die zugrunde liegenden Mechanismen des Abbaus von Perowskit-Solarzellen zu verstehen und wirksame Gegenstrategien zu entwickeln. Dies erfordert nicht nur chemische Modifikationen, sondern auch fortschrittliche Verarbeitungstechniken. Die sorgfältige Untersuchung von Formamidinium-Bleiiodid-Anwendungen treibt weiterhin Innovationen voran und ebnet den Weg für effizientere und langlebigere Solarenergielösungen. Während sich das Feld weiterentwickelt, bleibt FAI an vorderster Front und verspricht eine hellere Zukunft für Solarenergie.