شهود شیمیایی
یک پروسکایت از یون سرب تشکیل شده و توسط یونهای هالید مانندید و یونهای برم احاطه شده است که موجب تشکیل ساختارهای سهبعدی همراه با قفسهایی شامل کاتیون (یون با بار مثبت) مانند متیلآمونیوم میشوند. مسئله این است که اگر ساختار سازه تحت تابش نور قرار گیرد، مناطق جداگانهای در ماده ایجاد میشوند که یا عمدتاً یونهایید دارند، یا یونهای برم. پس مخلوطید و برم در پروسکایت ها دیگر مزیتی نخواهد داشت: بخش بزرگی از طیف نور به جای الکتریسیته به گرما تبدیل میشود. الین هاتر، شیمیدان و نویسنده این تحقیق، معتقد است که با قرار دادن مواد در فشار زیاد، میتوان از جدا شدن خود به خودی هالیدها جلوگیری کرد.
آزمایشهای چالش برانگیز
گروه تحقیقاتی سلولهای خورشیدی هیبرید، پیش از این مجموعهای را در زمینهٔ طیف سنج جذبی (TAS) راهاندازی کرده بودند که در این تحقیق بسیار مفید بود. این طیفسنج میتواند خواص الکترونیکی پروسکایتها را تحت فشار بسیار زیاد اندازهگیری کند. الین هاتر به همراه همکارش از این مجموعه برای سنجیدن آنچه پس از قرار گرفتن مواد تحت تابش اتفاق میافتد، استفاده کردند. آنها دریافتند که اگر هیچ فشاری به مواد وارد نشود، ما شاهد جدایی برم و ید خواهیم بود، اما تحت فشار ۳۰۰۰ بار، ما میبینیم که جدایی دیگر رخ نمیدهد. "
راه حل کاربردی
نتیجه به دست آمده از فرضیه هاتر مبنی بر این که حجم آزاد در مواد و پیرو آن فشار، نقش اساسی در جداسازی هالیدها دارد، را تأیید کرد. تولید یک سلول خورشیدی که تحت چنین فشار زیادی قرار دارد غیر عملی است. با این وجود یک راه حل کاربردی نیز وجود دارد. هاتر توضیح میدهد: «اگر کاتیون (یون با بار مثبت) را با کاتیون کوچکتر، مانند سزیم در قفسهای پروسکایت جایگزین کنیم، به اصطلاح انقباض شیمیایی رخ میدهد. کل ساختار کوچک میشود، دقیقاً مانند زمینی که منقبض و خشک میشود. این نتیجه دقیقاً مشابه با قرار دادن مواد در فشار زیاد است.»
هاتر و همکارانش متعاقباً از طیف سنج جذبی استفاده کردند تا نشان دهند که در پروسکایت شیمیایی فشرده شده، جداسازی ید و برم رخ نخواهد داد. از نظر آنها، آن چه این تحقیق را بسیار جالب میکند پیوند بین فشارهای بیرونی و داخلی است.
اهرلر میگوید، این یک کشف حیاتی برای پایدار ساختن پروسکایتهاست. در این فرایند تمرکز بیشتر روی سینتیک بوده است: تأخیر در حرکت یونها به منظور کاهش سرعت جداسازی. اکنون با این تفاسیر اثبات شده است که افزایش فشار، ترمودینامیک را تغییر میدهد: یونها با همان سرعت حرکت میکنند، اما جداسازی ید و برم، دیگر از نظر انرژی، مطلوب نیستند. بنابراین جدایی آنها رخ نخواهد داد. »