Una familia de compuestos conocidos como perovskitas, que pueden convertirse en películas delgadas con muchas propiedades electrónicas y ópticas prometedoras, ha sido un tema de investigación candente en los últimos años. Pero aunque estos materiales podrían ser muy útiles en aplicaciones como las células solares, algunas limitaciones aún obstaculizan su eficiencia y consistencia.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT y de otros lugares dice que han hecho avances significativos hacia la comprensión de un proceso para mejorar el rendimiento de las perovskitas, modificando el material con luz intensa. Los nuevos hallazgos se informan en la revista Comunicaciones de la naturaleza en un artículo de Samuel Stranks, investigador del MIT; Vladimir Bulovic, Profesor Fariborz Maseeh 1990 de Tecnología emergente y decano asociado de innovación; y ocho colegas de otras instituciones en los Estados Unidos y el Reino Unido. El trabajo es partede un importante esfuerzo de investigación sobre materiales de perovskita dirigido por Stranks, dentro del Laboratorio de Electrónica Orgánica y Nanoestructurada del MIT.
Pequeños defectos en la estructura cristalina de la perovskita pueden dificultar la conversión de la luz en electricidad en una célula solar, pero "lo que estamos descubriendo es que hay algunos defectos que pueden curarse bajo la luz", dice Stranks, quien es una Marie CurieBecaria conjunta en el MIT y la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. Los pequeños defectos, llamados trampas, pueden hacer que los electrones se recombinen con átomos antes de que los electrones puedan alcanzar un lugar en el cristal donde su movimiento pueda ser aprovechado.
Bajo una iluminación intensa, los investigadores encontraron que los iones de yoduro, átomos despojados de un electrón para que transporten una carga eléctrica, migraron lejos de la región iluminada, y en el proceso aparentemente eliminaron la mayoría de los defectos en esa región junto conellos.
"Esta es la primera vez que esto se muestra", dice Stranks, "donde justo debajo de la iluminación, donde no se ha aplicado un campo [eléctrico o magnético], vemos esta migración de iones que ayuda a limpiar la película. Reduce ladensidad del defecto ". Si bien el efecto se había observado antes, este trabajo es el primero en mostrar que la mejora fue causada por los iones que se movieron como resultado de la iluminación.
Este trabajo se centra en tipos particulares del material, conocidos como perovskitas de haluro de metal orgánico-inorgánico, que se consideran prometedores para aplicaciones que incluyen células solares, diodos emisores de luz LED, láseres y detectores de luz. Se destacan en unpropiedad llamada eficiencia cuántica de fotoluminiscencia, que es clave para maximizar la eficiencia de las células solares. Pero en la práctica, el rendimiento de diferentes lotes de estos materiales, o incluso diferentes puntos en la misma película, ha sido muy variable e impredecible. El nuevo trabajoestaba destinado a descubrir qué causó estas discrepancias y cómo reducirlas o eliminarlas.
Stranks explica que "el objetivo final es hacer películas sin defectos", y las mejoras resultantes en la eficiencia también podrían ser útiles para aplicaciones en la emisión de luz, así como en la captura de luz.
El trabajo previo para reducir defectos en materiales de perovskita de película delgada se ha centrado en tratamientos eléctricos o químicos, pero "descubrimos que podemos hacer lo mismo con la luz", dice Stranks. Una ventaja de esto es que la misma técnica utilizada para mejorar el materialAl mismo tiempo, las propiedades se pueden utilizar como una sonda sensible para observar y comprender mejor el comportamiento de estos materiales prometedores.
Otra ventaja de este procesamiento basado en la luz es que no requiere que nada entre en contacto físico con la película que se está tratando; por ejemplo, no es necesario conectar contactos eléctricos o bañar el material en una solución química.En cambio, el tratamiento puede aplicarse simplemente encendiendo la fuente de iluminación. El proceso, al que llaman limpieza fotoinducida, podría ser "un camino a seguir" para el desarrollo de dispositivos útiles basados en perovskita, dice Stranks.
Stranks dice que los efectos de la iluminación tienden a disminuir con el tiempo, por lo que "el desafío ahora es mantener el efecto" el tiempo suficiente para que sea práctico. Algunas formas de perovskitas ya "buscan comercializarse para el próximo año".él dice, y esta investigación "plantea preguntas que deben abordarse, pero también muestra que hay formas de abordar" los fenómenos que han estado limitando el rendimiento de este material ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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