a, Imágenes ópticas de las películas delgadas de α-FAPbI3 epitaxial a medida que crecen. La alta transparencia de los sustratos y las superficies lisas de las películas delgadas demuestran su alta calidad. Barras de escala, 4 mm. B, Una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de sección transversal de la película delgada epitaxial con espesor uniforme controlado. Barra de escala, 2 μm. Recuadro, Imagen SEM ampliada de la heteroestructura que muestra una interfaz bien definida. Barra de escala, 200 nm. C, Escaneo XRD ω - 2θ de alta resolución de los picos (001) de las muestras epitaxiales en diferentes sustratos que muestran el aumento de la tetragonalidad con el aumento del desajuste de la red. D, Mapeo del espacio recíproco con (104) reflexión asimétrica del α-FAPbI3, para diferentes desajustes de celosía con el sustrato. Los resultados muestran una disminución en el parámetro de la red en el plano, así como un aumento en el parámetro de la red fuera del plano con una mayor deformación por compresión. Qx y Qz son las coordenadas espaciales recíprocas en el plano y fuera del plano. mi, Espectros confocales Raman de la capa epitaxial a diferentes cepas. Atribuimos la evolución de la forma y la intensidad del pico con la deformación al aumento de la tetragonalidad de la red bajo una mayor deformación. Observamos que el pico ancho de aproximadamente 250 cm − 1 se atribuye al enlace Pb-O inducido por la oxidación con láser. F, Análisis de ajuste de los picos Raman. El pico a 136 cm − 1 de la muestra libre de deformaciones (línea negra) se atribuye al enlace Pb-I. Con tensión compresiva creciente, el pico cambia gradualmente al azul a medida que el enlace se vuelve más rígido, y finalmente se divide en un pico principal que se desplaza hacia el azul (debido a la contracción del enlace en el plano) y un pico del hombro que se desplaza hacia el rojo (debido a la extensión del enlace fuera del plano). (a.u., unidades arbitrarias). Crédito: Naturaleza (2020). DOI:10.1038 / s41586-019-1868-x
Un equipo de investigadores de EE. UU., Arabia Saudita y Australia han estabilizado estructuralmente las perovskitas de haluro cuando están bajo tensión. En su artículo publicado en la revista Naturaleza , el grupo describe su enfoque y sus esperanzas de que su trabajo conduzca a una energía fotovoltaica más eficiente.
En 2009 se descubrió que las perovskitas de haluro podían convertir la luz solar en electricidad, un hallazgo que despertó las esperanzas de células solares más eficientes. Desafortunadamente, los problemas con el ajuste de los cristales impidieron su uso en productos viables. En este nuevo esfuerzo, los investigadores informan que han encontrado una manera de ajustar las perovskitas de haluro de una manera que podría hacer que su aplicación en células solares sea más probable.
El problema de las perovskitas de haluro es su tendencia a formar estructuras hexagonales que son incapaces de responder a la luz de la radiación solar. Para solucionar este problema, los investigadores han estado tratando de estresarlos para que cambien su estructura. Hacerlo agregaría tensión al cristal, lo que podría alterar la movilidad de un portador de carga. Con perovskitas de haluro, que la tensión inducida da como resultado inestabilidad estructural, lo que ha llevado a la falta de confiabilidad, un factor que les impidió aplicaciones comerciales. El enfoque de los investigadores que trabajan en este nuevo esfuerzo implicó mejorar la estabilidad estructural de tales cristales bajo tensión.
El equipo cultivó una perovskita de haluro conocida como α-FAPbI 3 sobre otro sustrato de perovskita de haluro (más estable) de una manera que dio como resultado una estructura cúbica en el sustrato y una estructura pseudocúbica en el cristal superior. Al hacerlo, bloqueó la α-FAPbI 3 en la estructura pseudocúbica, evitando que vuelva a una forma estructural indeseable, haciéndolo más estable.
Los investigadores informan que la compresión que indujo la tensión en el α-FAPbI 3 muestra aumentó la movilidad de los agujeros cargados positivamente, haciéndolo útil como material fotovoltaico. Ellos reconocen, sin embargo, que aún no está claro si el enfoque podría comercializarse. Se requiere más trabajo para ver si los cristales se pueden cultivar de tal manera con la precisión necesaria para hacer superredes.
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