Los compuestos versátiles llamados perovskitas se valoran por su aplicación en las tecnologías de energía solar de la próxima generación. A pesar de su eficiencia y relativamente bajo costo, los dispositivos de perovskita aún no se han perfeccionado; a menudo contienen defectos estructurales a nivel atómico.
El profesor Yabing Qi y su equipo en la Unidad de Materiales Energéticos y Ciencias de la Superficie en OIST, en colaboración con investigadores de la Universidad de Pittsburgh, EE. UU., Han caracterizado, por primera vez, los defectos estructurales que provocan el movimiento de iones, desestabilizandolos materiales de perovskita. Los resultados de los investigadores, publicados en ACS Nano , puede informar futuros enfoques de ingeniería para optimizar las células solares de perovskita.
"Durante mucho tiempo, los científicos han sabido que existen defectos estructurales, pero no entendieron su naturaleza química precisa", dijo Collin Stecker, estudiante de doctorado de OIST y primer autor del estudio. "Nuestro estudio profundiza en las características fundamentales demateriales de perovskita para ayudar a los ingenieros de dispositivos a mejorarlos aún más ".
problemas a nivel de superficie
Los compuestos de perovskita comparten una estructura única que los hace útiles en electrónica, ingeniería y energía fotovoltaica. Son excepcionales para absorber la luz, así como para generar y transportar portadores de carga responsables de la corriente en los materiales semiconductores. Intercalando materiales de perovskita entre otras formas de capas funcionalesCélulas solares de perovskita. Sin embargo, los defectos en la capa de perovskita pueden interrumpir la transferencia de carga entre la perovskita y las capas adyacentes de la célula, lo que dificulta el rendimiento y la estabilidad general del dispositivo.
Para comprender las propiedades electrónicas y dinámicas de estos defectos de perovskita, los investigadores de OIST utilizaron un método llamado microscopía de túnel de barrido para tomar imágenes de alta resolución de los movimientos de iones individuales en las superficies de perovskita.
Al analizar estas imágenes, Stecker y sus colegas notaron grupos de espacios vacíos en las superficies donde faltaban átomos. Además, vieron que los pares de iones Br- bromuro en las superficies de perovskita estaban cambiando y cambiando de dirección. Los investigadoresLos colaboradores de la Universidad de Pittsburgh realizaron una serie de cálculos teóricos para modelar los caminos que tomaron estos iones, apoyando estas observaciones experimentales.
Los científicos de OIST concluyeron que las vacantes en la superficie probablemente estaban causando que estos iones se movieran a través de los materiales de perovskita. Comprender este mecanismo de movimiento de iones podría ayudar a los científicos e ingenieros a mitigar las consecuencias estructurales y funcionales de estos defectos
Los investigadores reconocieron que, aunque las perovskitas son alternativas prometedoras al silicio ampliamente utilizado, la tecnología necesita ser refinada antes de comercializarse.
"Estas superficies de perovskita son mucho más dinámicas de lo que anticipamos anteriormente", dijo Stecker. "Ahora, con estos nuevos hallazgos, esperamos que los ingenieros puedan explicar mejor el efecto de los defectos y su movimiento para mejorar los dispositivos".
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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