El nuevo tratamiento con vapor de bromo mejora las propiedades de transporte de los cristales de MAPbBr3. En este tratamiento, los investigadores suspendieron los cristales de arriba en un recipiente sellado que contenía bromo líquido mantenido a temperatura ambiente. Crédito:Reproducido bajo una licencia Creative Commons de la referencia uno, 2020 Kirmani et al.
Un tratamiento simple y no invasivo podría convertirse en un proceso de post-cristalización principal para optimizar las propiedades optoelectrónicas de los materiales híbridos de células solares de perovskita.
En este tratamiento ideado por KAUST, Los vapores de bromo penetran en la superficie de los cristales de perovskita sintetizados para alcanzar sus capas profundas. eliminando los defectos superficiales y voluminosos generados durante el crecimiento de los cristales.
Perovskitas híbridas que contienen plomo, como tribromuro de metilamonio y plomo (MAPbBr3), presentan propiedades únicas de transporte de carga y fácil procesabilidad en solución. Esto los hace atractivos como posibles alternativas de bajo costo a los materiales tradicionales de células solares de captación de luz a base de silicio. Sin embargo, Los enfoques que utilizan el procesamiento de soluciones para cristalizarlos tienden a dejar contaminantes, tales como oxígeno y carbono amorfo. Estos enfoques también producen vacantes de haluros que crean cationes de plomo, que puede atrapar electrones para formar plomo metálico y restringir el transporte de carga.
Varios tratamientos químicos pueden reducir estos defectos, pero la mayoría juega con la composición de la solución precursora para optimizar la formación de cristales y películas delgadas. Sin embargo, los investigadores del KAUST Solar Center buscaban algo más simple.
"Estábamos interesados en desarrollar una receta sencilla que pudiera aplicarse una vez que se completara la formación de cristales, "dice Ahmad Kirmani, ahora un postdoctorado en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, NOSOTROS., quien realizó el estudio bajo la supervisión de Aram Amassian y Omar Mohammed.
Coautor Ahmed Mansour, ahora un postdoctorado en Helmholtz-Zentrum Berlin, Alemania, describe cómo los investigadores eligieron un tratamiento con vapor de bromo porque habían observado previamente la conductividad mejorada del grafeno cuando se exponen al bromo. "El bromo es un líquido volátil a temperatura ambiente y se evapora fácilmente sin necesidad de ninguna fuente externa de energía, "Mansour dice.
Los investigadores suspendieron MAPbBr 3 cristales en un ambiente saturado de vapor de bromo y monitoreó los efectos de la exposición al bromo en las propiedades del material.
Se sorprendieron gratamente al descubrir que los vapores de bromo suprimían el plomo metálico en la superficie y en la mayor parte de los cristales. Dice Mohammed. "Esto significaba que podíamos acceder a las propiedades generales de estos cristales, como su conductividad eléctrica, ", agrega. La exposición prolongada al bromo produjo un dramático 10, Aumento de 000 veces en la conductividad eléctrica a granel y un aumento de 50 veces en la movilidad del portador. Una evaluación adicional reveló que la cristalización de perovskita deja huecos e imperfecciones, lo que permite que el bromo se difunda y penetre a través de los cristales.
Cada uno de los antiguos miembros del equipo está explorando actualmente más aplicaciones para su tratamiento, como para mejorar la eficiencia de conversión de energía de las células solares que contienen películas delgadas de perovskita como absorbentes o para dispositivos monocristalinos, como transistores, fotodetectores y detectores de radiación:que requieren una excelente movilidad del portador y propiedades optoelectrónicas intrínsecas.
