perovskiet

Perovskiet is een.term uit de mineralogie en materiaalkunde die verwijst naar de mineraal CaTiO3 en tot een brede familie materialen met een gedeelde kristalstructuur. De mineralogische naam is ontleend aan de Russische mineraloog Lev A. Perovski; de stof CaTiO3 werd in 1839 door Gustav Rose in de Oeral geïdentificeerd en later vernoemd naar Perovski. Door de kenmerkende structuur wordt de term uitgebreid toegepast op vele andere chemische samenstellingen die dezelfde ABX3-formule en gerelateerde ruimtelijke ordening delen.

De perovskietstructuur wordt beschreven door de algemene formule ABX3. In deze structuur bevindt zich een grote A-kation in een kubusachtige cavity, een B-kation in een octahedrale omgeving van X-anionen. In oxideperovskieten is X zuurstof; A kan grote kationen zijn zoals Ca, Sr of Ba; B is vaak Ti, Fe of Sn. In halideperovskieten zijn X halogenen zoals I, Br of Cl. De structuur kan cubic zijn bij hoge temperatuur en distorties ondergaan tot tetragonale of orthorombische vormen, wat de eigenschappen beïnvloedt.

Als mineraal is CaTiO3 een belangrijke vertegenwoordiger van de perovskietfamilie en komt voor in de aardmantel. De perovskietstructuur speelt een rol bij veranderingen onder hoge druk en temperatuur en kan verschillende fasetypen doorlopen.

In de moderne toegepaste wetenschap zijn halide-perovskieten, zoals methylammonium loodjodide (CH3NH3PbI3) en soortgelijke formuleringen, bekend om hun sterke lichtabsorptie, relatief hoge draagermobiliteit en de mogelijkheid tot eenvoudige oplossingverwerking. Deze materialen hebben in zonnecellen snel hoge lab-efficiënties bereikt, maar kampen met stabiliteitsproblemen bij vocht en warmte, en met zorgen over de aanwezigheid van lood. Onderzoekers verkennen loodvrije varianten en gemengde kationen/halogeniden. Daarnaast worden perovskieten onderzocht voor LED’s, fotodetectie en andere opto-elektronische toepassingen.