K výrobě fotodiod či fotodetektorů fotovodičového typu by v budoucnu mohly být použity halogenidové perovskity. „Což jsou krystalické materiály anorganické nebo hybridní,” upřesňuje doktorský student Stevan Gavranović z Fakulty chemické VUT. V rámci Centra materiálového výzkumu se právě perovskitům dlouhodobě věnují. „Jsou posledních deset let velmi populární v optoelektronice. Umožňují přeměnu elektomagnetického záření na elektrickou energii a mají úžasné vlastnosti oproti tradičně používaným materiálům,” dodává Gavranović.

Konkrétně je to například vysoký absorpční koeficient a vysoká pohyblivost nosičů náboje. „Navíc je příprava mnohem levnější ve srovnání s křemíkem, který se dnes používá všude. Jeho příprava je ale velmi energeticky náročná. Perovskity nabízí podobné vlastnosti za zlomek ceny,” upozorňuje Stevan Gavranović a dodává, že se pyšní také velkou chemickou variabilitou. „Pouhou změnou prekurzoru se dají měnit fyzikální vlastnosti materiálu. Například šířka zakázaného pásu, což je kritický parametr u polovodičů. Je to unikátní vlastnost, kterou má jen málokterý materiál,” upřesňuje.

On sám se s perovskity seznámil v roce 2018. Od této doby se těmito materiály zabývá, dosud se však věnoval pouze běžným halogenidovým perovskitům, které obsahují olovo. „A olovo, jak známo, je toxický prvek. To znamená, že má nepříznivý vliv na člověka i životní prostředí, což nechceme. Naše generace si nemůže dovolit připravovat materiály, které budou mít negativní dopad do budoucna. Už tak máme spoustu jiných existujících materiálů, kterých se musíme zbavit, abychom planetu vyčistili,” říká Gavranović.

Jeho projekt, za který obdržel i stipendium v rámci Brno Ph.D. Talent, se proto věnuje bezolovnatým krystalům. Stevan Gavranović se bude snažit nahradit olovo jiným prvkem, který by ale nevedl k porušení struktury. „To znamená, že zachová perovskitovou strukturu i vlastnosti a zároveň bude přijatelný pro životní prostředí. Jako dobrá náhrada se zatím jeví například bismut,” dodává Gavranović.

Přiznává ale, že perovskity mají i svá negativa. Mezi ty patří například nestabilita. „Solární články z křemíku mají stejnou účinnost třeba třicet let. Oproti tomu jsou perovskity relativně nestabilní. Proto firmy, které začínají s perovskity pracovat, je kombinují a vyrábí například tandemové solární články. Ale nějaký velký boom zatím zřejmě brzdí právě obsažené olovo a jeho toxicita,” myslí si Gavranović.

Proto má jeho práce velký potenciál. Dosavadní výzkum je totiž zaměřený v drtivé většině na olovnaté perovskity. „Studie už jsou a určitě neříkám, že jsme první na světě, kdo se tématem zabývá. Ale pokud by se nám podařilo najít správnou kombinaci prvků a olovo nahradit, tak první na světě budeme,” upozorňuje.

Gavranović spolu se svým týmem už v rámci výzkumu začínají tyto krystaly syntetizovat. Kromě toho se on sám chystá na stáž do Španělska. „Je tam špičkové pracoviště, kde se také věnují bezolovnatým perovskitům,” vysvětluje s tím, že doufá, že na stáži získá další znalosti, které mu pomohou projekt dotáhnout do zdárného konce. I současný tým na Fakultě chemické VUT má ale podle něj velmi vysokou úroveň. „Máme moc dobrý tým. Zabýváme se syntézou i vyhodnocováním široké škály parametrů. Syntetizujeme něco a měníme parametry podle přání. To je práce, která spojuje fyziku a chemii. Tedy mé dvě lásky,” říká na závěr.

(zeh)