En un paso que podría acercar los cristales de perovskita al uso en la floreciente industria de energía solar, los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos, la Universidad de Northwestern y la Universidad de Rice ajustaron su método de producción de cristales y desarrollaron un nuevo tipo de perovskita en capas bidimensional conestabilidad excepcional y más del triple de la eficiencia de conversión de energía previa del material.
"La orientación del cristal ha sido un enigma durante más de dos décadas, y esta es la primera vez que hemos podido voltear el cristal en el proceso de fundición real", dijo Hsinhan Tsai, un estudiante graduado de Rice en Los Alamos que trabaja conAditya Mohite, investigadora principal y coautora principal de un estudio que se publicará esta semana en la revista Nature. "Este es nuestro avance, utilizando nuestra técnica de fundición por rotación para crear cristales en capas cuyos electrones fluyen verticalmente por el material sin ser bloqueados, por capa intermedia, por orgánicoscationes "
Esta investigación es parte de la misión de Los Alamos, que incluye realizar una investigación multidisciplinaria para fortalecer la seguridad de la energía para la nación. Ese trabajo incluye la exploración de fuentes alternativas de energía.
El material bidimensional en sí mismo se creó inicialmente en Northwestern, donde Mercouri G. Kanatzidis, el profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison, y el Dr. Costas Stoumpos habían comenzado a explorar un interesante material bidimensional que orienta suscapas perpendiculares al sustrato. "La perovskita 2-D abre una nueva dimensión en la investigación de perovskita", dijo Kanatzidis. "Abre nuevos horizontes para dispositivos de células solares estables de próxima generación y nuevos dispositivos optoelectrónicos como diodos emisores de luz, láser y sensores "
"Esta es una sinergia, una sinergia muy fuerte entre nuestras instituciones, el equipo de diseño de materiales en Northwestern que diseñó y preparó muestras de los materiales de alta calidad y demostró que son prometedoras, y las excelentes habilidades del equipo de Los Alamos para fabricar energía solarcélulas y optimizarlas para un alto rendimiento ", dijo Kanatzidis.
Un coautor de Los Alamos en el artículo, Wanyi Nie, señaló que "la nueva perovskita en 2-D es más eficiente y más estable, tanto bajo iluminación constante como en exposición al aire, que la existente en 3-D orgánica-cristales inorgánicos ". El desafío ha sido encontrar algo que funcione mejor que las perovskitas tridimensionales, que tienen propiedades fotofísicas notables y eficiencias de conversión de energía superiores al 20 por ciento, pero aún están plagadas de un bajo rendimiento en pruebas de estrés de luz, humedad ycalor.
El trabajo previo del equipo de Los Alamos había proporcionado información sobre la recuperación de la eficiencia de perovskita en 3-D, dado un poco de tiempo de espera en un espacio oscuro, pero al cambiar al enfoque 2-D más resistente, el equipo ha tenido resultados aún mejores.
Los cristales 2-D previamente estudiados por el equipo de Northwestern perdieron energía cuando los cationes orgánicos alcanzaron el espacio entre las capas, derribando las células a una eficiencia de conversión de 4.73 por ciento debido a la alineación fuera del plano de los cristales.Pero la aplicación de la técnica de fundición en caliente para crear el material 2D más aerodinámico y alineado verticalmente parece haber eliminado esa brecha. Actualmente, el material 2D ha logrado una eficiencia del 12 por ciento.
"Buscamos producir películas delgadas monocristalinas que no solo sean relevantes para la energía fotovoltaica sino también para aplicaciones de emisión de luz de alta eficiencia, lo que nos permite competir con las tecnologías actuales", dijo Mohite, investigador principal del proyecto.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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