Las partículas de perovskita podrían mejorar el rendimiento de las células solares y los diodos emisores de luz mediante un proceso simple para estabilizar la superficie de los nanocristales.

Un método para estabilizar químicamente nanocristales ópticos, sin degradar sus propiedades eléctricas, ha sido desarrollado por científicos de KAUST.

Las perovskitas de haluro pertenecen a una clase interesante de materiales para optoelectrónica y fotovoltaica. Estos materiales absorben eficientemente la luz visible, poseen grandes longitudes de difusión de portadores de carga y son fáciles y económicos de producir. El rendimiento de los dispositivos ópticos también se puede mejorar incorporando partículas a escala nanométrica, que tienen propiedades emisoras y absorbentes de luz muy superiores a las del material a granel del que se derivan. Por tanto, no es de extrañar que los científicos estén interesados ​​en combinar estos dos enfoques. El desafío es que las pequeñas partículas de perovskita no siempre son químicamente estables, y su estructura de cristal atómico es difícil de controlar.

Adjuntando moléculas, denominados ligandos, Puede estabilizar un nanocristal. Pero esta llamada pasivación puede formar una capa eléctricamente aislante alrededor de la partícula que inhibe su efectividad en los dispositivos electrónicos.

Ahora, El grupo de Osman Bakr, y compañeros de trabajo de KAUST y ShanghaiTech University, ha creado nanocristales de perovskita de haluro hechos de yoduro de plomo-cesio pasivado por 2, Ligandos del ácido 2'-iminodibenzoico (IDA). Demuestran que esto proporciona la estabilidad química necesaria sin dejar de ser útil para la optoelectrónica. Y la pasivación fue simple:simplemente agregando polvo de IDA en la solución de nanocristales y usando una centrífuga para eliminar cualquier exceso.

El equipo eligió IDA porque es un ligando bidentado, lo que significa que se une al nanocristal en dos sitios. "Los ligandos convencionales utilizados en estas aplicaciones, como el ácido oleico, son dinámicos en la superficie de los nanocristales de perovskita y se sueltan fácilmente, "dice Jun Pan, el primer autor del artículo. "Es por eso que aplicamos un grupo carboxílico doble para unir fuertemente en la superficie, que también estabiliza la fase cristalina de perovskita a temperatura ambiente ".

Pan y su equipo compararon las propiedades ópticas de las muestras pasivadas y no pasivadas y observaron que el tratamiento mejoró el rendimiento cuántico fotoluminiscente (una medida de cuántos fotones se emiten por cada fotón absorbido) del 80 por ciento a más del 95 por ciento. Y aunque la intensidad de la luz emitida por los nanocristales no pasivados había disminuido significativamente cinco días después, las muestras tratadas con IDA seguían emitiendo luz al 90 por ciento de su nivel inicial 15 días después.

El equipo demostró que sus nanocristales de haluro de perovskita estabilizados eran adecuados para aplicaciones optoelectrónicas usándolos para construir diodos emisores de luz. Los dispositivos de generación de luz roja nuevamente superaron al dispositivo de control no pasivado en términos de luminancia máxima y eficiencia energética luminosa.

"El siguiente paso es realizar estructuras de perovskita más estables y crear un LED con un rendimiento superior al 10 por ciento basado en nanocristales de perovskita, "dice Pan.