Las células solares de perovskita son una alternativa a las células solares de silicio convencionales, listos para ingresar al mercado con sus altas eficiencias de conversión de energía (por encima del 22 por ciento, ahora) y menores gastos de capital y costos de fabricación.

Uno de los principales métodos para depositar películas de perovskita en estructuras de paneles es un proceso conocido como reacción de deposición secuencial. que fue desarrollado en 2013 por Michael Grätzel y compañeros de trabajo en EPFL. Numerosos estudios han intentado controlar este proceso con aditivos, cambios de composición, y efectos de la temperatura. Sin embargo, ninguno de estos ha proporcionado una comprensión completa de toda la reacción de deposición secuencial. Esto evita un control adecuado sobre la calidad de la película, que determina el rendimiento de la célula solar.

Un estudio de Michael Grätzel y Amita Ummadisingu en EPFL ofrece ahora el estudio más sistemático y completo de la reacción de deposición secuencial hasta la fecha. Los científicos comenzaron con análisis de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido para estudiar en profundidad la cristalización del yoduro de plomo (PbI2), que es la primera etapa de la reacción. Luego usaron, por primera vez, Imágenes de SEM-catodoluminiscencia para estudiar la dinámica a nanoescala de la formación de películas de perovskita.

"Hemos combinado dos herramientas poderosas para obtener información de composición sobre la superficie de la película durante la formación de perovskita, "dice Amita Ummadisingu." Esta técnica nos permite lograr una resolución asombrosa a nanoescala, lo que significa que podemos ver, por primera vez, que durante la reacción se forman agregados cristalinos mixtos compuestos de perovskita y PbI2.

Próximo, los científicos utilizaron mapeo de fotoluminiscencia transversal, que reveló la direccionalidad de la reacción de conversión. Este tipo de información ha sido inalcanzable hasta ahora con imágenes de superficie estándar porque las capas que se encuentran una debajo de la otra son inaccesibles. Pero con la ayuda de detectores de fotones híbridos de alta definición de última generación, los investigadores pudieron obtener imágenes de PbI2 y perovskitas simultáneamente en estas secciones transversales. "Identificamos atrapados, PbI2 sin reaccionar dentro de la película de perovskita usando esta técnica, lo cual es muy útil, "dice Ummadisingu.

"Nuestros hallazgos finalmente responden a varias preguntas abiertas sobre la ubicación y el papel de la PbI2 residual en las células solares de perovskita, ", dice Michael Grätzel." En una nota más amplia, nuestra demostración innovadora de los usos de esta técnica abre la puerta para comprender las propiedades de las perovskitas en secciones transversales verticales de células solares, no sólo la superficie de perovskita como en la literatura ".

El estudio se publica en Avances de la ciencia .