Combinando mediciones avanzadas de espectroscopia de rayos X con cálculos basados ​​en la teoría fundamental de los "primeros principios", Los investigadores obtuvieron una vista a escala atómica de perovskitas de haluro de organo-plomo que no se logra fácilmente con la tecnología actual.

El enfoque que están adoptando funciona bien con materiales estructuralmente desordenados como perovskitas de haluro, que han despertado un gran interés en la industria de las células solares debido al rápido aumento de su eficiencia fotovoltaica en los últimos años. Comprender la estructura de las perovskitas ayudará a los investigadores a determinar cómo maximizar la eficiencia solar del material.

Haluros, como yoduro o bromuro, se mezclan en diferentes proporciones para ajustar las propiedades del material, como huecos de banda, que determinan la eficiencia de absorción solar. Pero hacerlo crea desorden en la estructura, lo que dificulta el uso de métodos tradicionales de obtención de imágenes.

"La mayoría de las técnicas de imagen no pueden resolver gran parte de la estructura desordenada, "dijo Walter Drisdell, científico del personal de la División de Ciencias Químicas de Berkeley Lab. "Espectroscopia de absorción de rayos X, con detección de alta resolución, funciona porque observa la estructura local y el entorno químico alrededor de los centros principales sin la interferencia de un trastorno de mayor alcance ".

Los investigadores utilizaron una técnica espectroscópica de rayos X avanzada en el Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) en el SLAC National Accelerator Laboratory del DOE. Combinaron sus resultados con el trabajo teórico realizado en la Fundición Molecular de Berkeley Lab, donde interpretaron los datos para comprender los detalles estructurales de los materiales.

"Al acoplarnos a nuestros cálculos de primeros principios, aprendimos que los movimientos térmicos, particularmente inclinaciones del octaedro de haluro de plomo, son realmente importantes en estos materiales, ", dijo Drisdell." Las inclinaciones aumentan la banda prohibida significativamente sobre lo que predecimos para una estructura ordenada. Antes de esto, poco se sabía sobre la estructura local de estos materiales mixtos, y cómo esa estructura afecta las propiedades a gran escala que son importantes para los dispositivos solares eficientes. Creemos que este trabajo es un hito que permite avances significativos en la comprensión de los materiales fotovoltaicos de perovskita ".

Este trabajo, financiado a través del Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial, arroja luz sobre la estructura química y la dinámica de los materiales fotovoltaicos, y podría conducir a diseños mejorados que maximicen la conversión de energía solar. JCAP es un centro de innovación energética respaldado por la Oficina de